Exoesqueleto Pela primeira vez, pode tornar-se mais acessível ao grande consumidor, trazendo benefícios práticos reais. Últimas notícias um portal da indústria publicado sobre este tópico Compostos hoje!

O novo exoesqueleto tornará a caminhada mais confortável e fácil. O aparelho é uma bota feita com materiais compósitos e não necessita de fontes de energia para funcionar!

Novo exoesqueleto! Como isso é útil?

Um grupo de desenvolvedores americanos composto por Stephen Collins, Bruce Widgin E Gregório Savitsky apresentou ao mundo um novo exoesqueleto na forma de botas exclusivas. O novo produto é interessante o facto de o seu design ser elaborado com materiais inovadores e não envolver a utilização de baterias ou fontes de alimentação externas. Estas características não só permitiram reduzir significativamente o peso do dispositivo (cada a bota pesa menos de um ano e meio quilograma) mas também torná-lo completamente autônomo!

Estudos mostram que um exoesqueleto “pedestre” pode reduzir o consumo de energia de uma pessoa ao caminhar até 7%! Este resultado verdadeiramente pode ser chamado de avanço! Embora as primeiras tentativas de facilitar a movimentação humana tenham começado na década de 80 do século passado, hoje o maior sucesso nesta matéria, entre os dispositivos autónomos, tem sido alcançado apenas pelos elásticos especializados, que estão longe do desempenho das referidas botas. Quanto aos exoesqueletos em geral, já existem muitas unidades desse tipo no mundo, mas todas, via de regra, utilizam fontes de energia artificiais. Isto, por sua vez, limita a liberdade e a autonomia de movimento.

Exoesqueleto - Botas: como funciona (vídeo)

Como funciona o exoesqueleto na forma de botas é bastante simples. O aparelho, feito de fibra de carbono, possui uma mola que é fixada na perna através dispositivo mecânico(catraca) nas costas logo abaixo do joelho. O exoesqueleto possui uma estrutura feita de material leve de fibra de carbono, além de uma mola que conecta a parte posterior do pé ao topo da canela (logo abaixo da parte posterior do joelho), onde é conectado a uma embreagem mecânica. Quando o tendão de Aquiles é alongado, a manga engata na posição para cima e a mola se estica como um tendão, armazenando energia. Assim que a perna de movimento é abaixada, a embreagem se move para a posição abaixada, a mola relaxa, liberando energia elástica que empurra a embreagem de volta para cima, iniciando o próximo ciclo. EM visão geral O ciclo operacional do exoesqueleto consiste nas seguintes etapas:

1. A catraca engata;
2. A mola enfraquece, a energia elástica liberada empurra a catraca para cima;
3. A catraca é fixada no ponto mais alto;
4. À medida que o peso se move, a mola se estica;
5. A mola atinge a sua tensão máxima;
6. A catraca é liberada, a perna avança um passo e o ciclo se repete.

Deve-se notar que os cientistas trabalharam neste projeto por muitos anos. Muitas opções de design e materiais foram experimentados. Em última análise, a escolha recaiu sobre um material compósito à base de fibra de carbono.

O exemplar apresentado pode ser considerado um avanço na indústria e pronto (de uma forma ou de outra) para uso prático, porém os pesquisadores não param por aí! Opções para melhorar o projeto através do uso de eletrônica, o que permitirá o rastreamento características individuais características de caminhada e terreno (por exemplo, escalar uma montanha).

Além disso, os criadores do exoesqueleto inovador esperam se unir aos fabricantes equipamento esportivo obter apoio financeiro e tecnológico que permita a comercialização da invenção. Supõe-se que as botas de exoesqueleto não custarão mais do que as botas de esqui. Dadas essas premissas, pode-se supor que novo desenvolvimento encontrará claramente seu comprador e será procurado.

História do exoesqueleto

O primeiro dispositivo da história que pode ser classificado como exoesqueleto pode ser chamado de invenção de um artesão russo Nicolau Jovem. Em 1890, ele introduziu um design que consistia em bolsas de gás comprimido e facilitou a movimentação. Por razões óbvias, o primeiro exoesqueleto era extremamente primitivo.

O próximo passo no desenvolvimento de exoesqueletos foi dado por um inventor americano Leslie Kelly em 1917. O desenho, denominado pedomotor, usou energia de vapor.

O primeiro exoesqueleto compreensão moderna esta palavra foi desenvolvida em 1960 pela empresa Em geralElétrico para as necessidades das forças armadas dos EUA. Um dispositivo chamado Hardiman possibilitou levantar pesos de até 110 quilos, com um esforço comparável ao de uma pessoa levantando um peso de 4,5 kg. O design do exoesqueleto incluído mecanismos hidráulicos e eletricidade como fonte de trabalho. No entanto, Hardiman também teve uma série de deficiências significativas: elevado peso morto (cerca de 680 kg); baixa velocidade trabalhar; nível baixo controle sobre a manipulação. Ressalta-se que este dispositivo nunca foi testado com uma pessoa em seu interior, devido ao alto risco à vida e à saúde do testador.

Em 1969, o primeiro exoesqueleto ambulante acionado pneumaticamente foi desenvolvido na Iugoslávia.

Exoesqueleto de DARPA(Foto: en.Wikipedia.org)

Alcançou muito mais sucesso Monty Reed enquanto trabalhava em um projeto DARPA. Reed foi ferido em um salto de paraquedas que deu errado. Enquanto estava no hospital se recuperando, ele leu um livro Robert Heinlein « Tropas Estelares " Nele, o exoesqueleto deixa de ser o principal equipamento de um soldado. O livro inspirou Reed, e em 1986 o mundo foi apresentado LifeSUIT, criado como parte do projeto Pitman. Os desenvolvimentos nesta direção continuaram. Uma das últimas modificações foi o exoesqueleto LifeSUIT 14, capaz de percorrer uma distância de 1,6 km com carga total e levantar o peso do operador até 92 kg.

Em janeiro de 2007, soube-se que o Departamento de Defesa dos EUA (Pentágono) havia feito um pedido e fornecido fundos à Universidade do Texas para a criação de uma nova classe de exoesqueletos para uso militar. No âmbito do projeto, entre outras coisas, estava previsto o estudo de polímeros eletroativos artificiais destinados a aumentar o coeficiente de resistência, reduzir o peso da estrutura e aumentar a eficiência do movimento. Como resultado, os desenvolvedores alcançaram um sucesso significativo! Eles eram baseados em fio de náilon e linha de pesca. Os “músculos de polímero” dos EUA excedem as capacidades dos músculos humanos em 100 vezes! Além disso, seu preço é de apenas US$ 5 por quilograma, enquanto os músculos para o exoesqueleto feito de ligas de titânio e níquel custam pelo menos US$ 3.000 por 1 kg.

Desde o final de 2013, pesquisas ativas sobre a questão dos exoesqueletos têm sido realizadas na Rússia. O projeto, denominado ExoAtlet, visa criar um mecanismo destinado a fins médicos.

Por que você precisa de um exoesqueleto?

Um mecanismo que pode facilitar a movimentação de uma pessoa e aumentar sua força física promete grandes perspectivas!

Hoje, os especialistas identificam três áreas principais onde o exoesqueleto terá grande demanda.

1. Em primeiro lugar, isto é - indústria militar! Na verdade, foi aqui que os exoesqueletos receberam o impulso inicial para o desenvolvimento e o progresso. O design ajudará o soldado a carregar mais peso (incluindo armas) e a protegê-lo com uma camada de armadura.
2. Exoesqueletos também podem trazer grandes benefícios no segmento médico. Eles facilitarão a vida e ajudarão na mobilidade de pessoas com sistemas músculo-esqueléticos danificados.
3. A terceira área onde os exoesqueletos terão demanda é o uso projetos semelhantes para o trabalho. Por exemplo, na construção ou em operações de carga e descarga.

Assim, pode-se afirmar que exoesqueleto - a unidade do futuro! Se você tem alguns milhões de dólares, provavelmente deveria pensar em investir neste setor da economia nacional.

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É chamado de exoesqueleto moldura externa, que permite a uma pessoa realizar ações verdadeiramente fantásticas: levantar pesos, voar, correr em grande velocidade, dar saltos gigantescos, etc. E se você pensa que apenas os personagens principais de “Homem de Ferro” ou “Avatar” possuem tais dispositivos, então você está profundamente enganado. Eles estão à disposição da humanidade desde os anos 60. século passado; Além disso, você aprenderá a montar um exoesqueleto com suas próprias mãos! No entanto, as primeiras coisas primeiro.

Exoesqueleto: introdução

Hoje você pode facilmente comprar um exoesqueleto - produtos semelhantes são produzidos pela Ekso Bionics e Hybrid Assistive Limb (Japão), Indego (EUA), ReWalk (Israel). Mas só se tiver 75-120 mil euros extras. Na Rússia, atualmente são produzidos apenas exoesqueletos médicos. Eles são projetados e produzidos pela empresa Exoatlet.

Cientistas da General Electric e de corporações militares dos Estados Unidos fizeram o primeiro exoesqueleto com as próprias mãos na década de sessenta do século passado. Chamava-se Hardiman e podia levantar livremente no ar uma carga máxima de 110 kg. A pessoa que colocou este aparelho experimentou uma carga no processo, como se estivesse levantando 4,5 kg! Apenas o próprio Hardiman pesava 680 kg. É por isso que ele não era muito procurado.

Todos os exoesqueletos são divididos em três tipos:

totalmente robótico;

• para pernas.

Os trajes robóticos modernos pesam de 5 a 30 kg ou mais. Podem ser ativos ou passivos (funcionando apenas sob comando do operador). De acordo com a sua finalidade, os exoesqueletos são divididos em militares, médicos, industriais e espaciais. Vejamos o mais notável deles.

Os exoesqueletos mais impressionantes do nosso tempo

Claro que não será possível montar esses exoesqueletos com as próprias mãos em casa num futuro próximo, mas vale a pena conhecê-los:

• DM (máquina dos sonhos). Este é um exoesqueleto hidráulico totalmente automático controlado pela voz de seu operador. O aparelho pesa 21 kg e pode suportar uma pessoa de até cem quilos. Até o momento é utilizado para a reabilitação de pacientes que não conseguem andar devido a doenças do sistema nervoso central ou outras doenças neuromusculares. Custo aproximado- 7 milhões de rublos.
• ExoGT. A missão deste exoesqueleto é a mesma do anterior - auxilia pessoas com patologias das funções motoras das pernas. As características são semelhantes às anteriores, o preço é de 7,5 milhões de rublos.
• Caminhada novamente. Chamados para mais uma vez dar movimento às pessoas com paraplegia. O aparelho pesa 25 kg e pode funcionar sem recarga por 3 horas. O exoesqueleto está disponível na Europa e nos EUA por um valor equivalente a 3,5 milhões de rublos.
• REX. Hoje este dispositivo pode ser comprado na Rússia por 9 milhões de rublos. O exoesqueleto dá às pessoas com paralisia das pernas não apenas a capacidade de caminhar de forma independente, mas também a capacidade de levantar/sentar, virar-se, fazer moonwalk, descer escadas, etc. REX é controlado por um joystick e pode operar sem recarga o dia todo.
• HAL (membro auxiliar híbrido). Existem duas versões - para braços e para braços/pernas/torso. Esta invenção permite ao operador levantar um peso 5 vezes mais pesado que o limite para uma pessoa. Também é utilizado na reabilitação de pessoas paralisadas. Este exoesqueleto pesa apenas 12 kg e seu carregamento dura de 1,0 a 1,5 horas.

Como fazer seu próprio exoesqueleto: James Hacksmith Hobson

Primeiro e tchau a única pessoa Quem conseguiu construir um exoesqueleto fora do laboratório foi o engenheiro canadense James Hobson. O inventor montou um dispositivo que lhe permite levantar livremente blocos de concreto de 78 quilos no ar. Seu exoesqueleto funciona sobre cilindros pneumáticos, que são alimentados com energia por um compressor, e o dispositivo é controlado por controle remoto.

O canadense não mantém sua invenção em segredo. Você pode aprender a montar um exoesqueleto com as próprias mãos seguindo o exemplo dele no site do engenheiro e em seu canal no YouTube. No entanto, tenha em mente que o peso levantado por tal exoesqueleto repousa exclusivamente sobre a coluna do operador.

Exoesqueleto DIY: diagrama aproximado

Não há instruções detalhadas para montar facilmente o exoesqueleto em casa. No entanto, é claro que isso exigirá:

• quadro, caracterizado pela resistência e mobilidade;
• pistões hidráulicos;
• câmaras de pressão;
• bombas de vácuo;
• fonte de energia;
• tubos duráveis ​​que podem suportar alta pressão;
• computador para controle;
• sensores;
• software que permite enviar e converter informações de sensores para trabalho necessário válvulas

Como essa composição funcionará aproximadamente:

1. Uma bomba deve aumentar a pressão no sistema, a outra deve diminuí-la.
2. O funcionamento das válvulas depende da pressão nas câmaras de pressão, cujo aumento/diminuição controlará o sistema.
3. Disposição dos sensores (contra o movimento dos membros): seis braços, quatro costas, três pernas, dois pés (mais de 30 no total).
4. O software de computador deve eliminar a pressão nos sensores.
5. Os sinais do sensor precisam ser divididos em condicionais (as informações deles são úteis se o sensor incondicional não “falar” sobre a pressão que experimenta) e incondicionais. A condicionalidade/incondicionalidade destes elementos pode ser determinada, por exemplo, por um acelerômetro.
6. As mãos do exoesqueleto têm três dedos, separados do pulso do operador, para evitar lesões e fornecer força adicional.
7. A fonte de energia é selecionada após montagem e teste experimental do exoesqueleto.

Até agora, apenas na área da reabilitação, já começam a entrar nas nossas vidas. Estão surgindo inventores capazes de construir tal dispositivo fora do laboratório. É bem possível que num futuro próximo qualquer aluno seja capaz de montar um exoesqueleto Stalker com as próprias mãos. Já é possível prever que tais sistemas serão o futuro.

Se você é um daqueles que assistiu com muito prazer todas as partes de “Homem de Ferro”, provavelmente ficou encantado com o traje de ferro que Tony Stark vestiu antes da batalha contra os vilões. Concordo, seria bom ter um terno assim. Além da capacidade de levá-lo a qualquer lugar em um piscar de olhos, até mesmo para comprar pão, protegeria seu corpo de todos os tipos de danos e daria força sobre-humana.

Provavelmente não será surpresa para você que, muito em breve, uma versão mais leve do traje do Homem de Ferro permitirá que os soldados corram mais rápido, carreguem armas mais pesadas e se movam em terrenos acidentados. Ao mesmo tempo, o traje irá protegê-los de balas e bombas. Engenheiros militares e empresas privadas têm trabalhado em exoesqueletos desde a década de 1960, mas apenas os avanços recentes na eletrónica e na ciência dos materiais nos aproximaram mais do que nunca da concretização desta ideia.

Em 2010, a empresa de defesa americana Raytheon demonstrou um exoesqueleto experimental chamado XOS 2 - essencialmente um traje robótico controlado por cérebro humano- quem consegue levantar duas a três vezes mais peso do que uma pessoa sem nenhum esforço e ajuda externa. Outra empresa, a Trek Aerospace, está desenvolvendo um exoesqueleto com um jetpack integrado que pode voar a velocidades de 112 km/h e pairar imóvel acima do solo. Estas e uma série de outras empresas promissoras, incluindo monstros como a Lockheed Martin, estão aproximando o traje do Homem de Ferro da realidade a cada ano.

Leia a entrevista com o criador do exoesqueleto russo Stakhanov.

ExoesqueletoXOS 2 deRaytheon

Observe que não apenas os militares se beneficiarão com o desenvolvimento de um bom exoesqueleto. Um dia, pessoas com lesões na medula espinhal ou doenças degenerativas que limitam a mobilidade poderão se movimentar com facilidade graças aos macacões externos. As primeiras versões de exoesqueletos, como o ReWalk da Argo Medical Technologies, já entraram no mercado e receberam ampla aprovação. No entanto, em no momento o campo dos exoesqueletos ainda está em sua infância.

Que revolução os futuros exoesqueletos prometem trazer para o campo de batalha? Que obstáculos técnicos os engenheiros e designers devem superar para tornar os exoesqueletos verdadeiramente práticos? uso diário? Vamos descobrir.

História do desenvolvimento de exoesqueletos

Os guerreiros colocam armaduras em seus corpos desde tempos imemoriais, mas a primeira ideia de um corpo com músculos mecânicos surgiu em ficção científica em 1868, em um dos romances baratos de Edward Sylvester Ellis. O livro The Prairie Steam Man descreveu uma gigantesca máquina a vapor em forma humana que impulsionou seu inventor, o gênio Johnny Brainerd, a 96,5 km/h enquanto ele caçava touros e índios.

Mas isso é fantástico. A primeira patente real para um exoesqueleto foi recebida pelo engenheiro mecânico russo Nikolai Yagn na década de 1890 na América. O designer, conhecido por seus desenvolvimentos, viveu no exterior por mais de 20 anos e patenteou uma dúzia de ideias que descrevem um exoesqueleto que permite aos soldados correr, andar e pular com facilidade. Porém, na verdade, Yagn é conhecido apenas pela criação do “Stoker's Friend” - um dispositivo automático que fornece água para caldeiras a vapor.

Exoesqueleto patenteado por N. Yagn

Em 1961, dois anos depois que a Marvel Comics criou o Homem de Ferro e Robert Heinlein escreveu Starship Troopers, o Pentágono decidiu fazer seus próprios exosuits. Ele decidiu criar um "servo-soldado", que foi descrito como uma "cápsula humana equipada com direção e amplificadores" que permitia mover objetos pesados ​​com rapidez e facilidade, além de proteger o usuário de balas, gases venenosos, calor. e radiação. Em meados da década de 1960, o engenheiro da Universidade Cornell, Neil Meisen, desenvolveu um exoesqueleto com moldura vestível de 15,8 quilogramas, apelidado de “traje de super-homem” ou “amplificador humano”. Permitiu ao usuário levantar 453 quilos com cada mão. Ao mesmo tempo, a General Electric desenvolveu um dispositivo semelhante de 5,5 metros, o chamado “pedipulador”, que era controlado por um operador interno.

Apesar desses passos muito interessantes, eles não foram coroados de sucesso. Os processos se mostraram impraticáveis, mas a pesquisa continuou. Na década de 1980, cientistas do Laboratório de Los Alamos criaram um projeto para o chamado traje Pitman, um exoesqueleto para uso pelas tropas americanas. No entanto, o conceito permaneceu apenas na prancheta. Desde então, o mundo viu vários outros desenvolvimentos, mas a falta de materiais e as limitações de energia não nos permitiram ver o verdadeiro traje do Homem de Ferro.

Durante anos, os fabricantes de exoesqueletos foram frustrados pelos limites da tecnologia. Os computadores eram lentos demais para processar os comandos que alimentavam os trajes. Não havia fonte de energia suficiente para tornar o exoesqueleto portátil o suficiente, e os músculos atuadores eletromecânicos que moviam os membros eram simplesmente muito fracos e volumosos para funcionar de maneira “humana”. No entanto, um começo foi dado. A ideia de um exoesqueleto revelou-se muito promissora para que as áreas militar e médica simplesmente se separassem dela.

Homem-máquina

No início dos anos 2000, a busca para criar um verdadeiro traje do Homem de Ferro começou a chegar a algum lugar.

Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa DARPA, incubadora de espécies exóticas e tecnologias avançadas O Pentágono lançou um programa de US$ 75 milhões para criar um exoesqueleto para complementar corpo humano e seu desempenho. A lista de requisitos da DARPA era bastante ambiciosa: a agência queria um veículo que permitisse a um soldado transportar incansavelmente centenas de quilos de carga durante dias a fio, suportasse armas grandes que normalmente requerem dois operadores e fosse capaz de transportar um soldado ferido para fora do campo de batalha. campo de batalha, se necessário. Neste caso, o carro deve ser invulnerável ao fogo e também pular alto. Muitos consideraram imediatamente o plano da DARPA impraticável.

Mas não todos.

Sarcos - liderado pelo criador do robô Steve Jacobsen, que já criou um dinossauro mecânico de 80 toneladas - surgiu com sistema de inovação, em que sensores utilizavam esses sinais para controlar um conjunto de válvulas, que por sua vez regulavam a hidráulica sob alta pressão nas juntas. As juntas mecânicas moviam cilindros conectados por cabos que imitavam os tendões que conectam os músculos humanos. Como resultado, nasceu o exoesqueleto experimental XOS, que fazia uma pessoa parecer inseto gigante. A Sarcos acabou sendo adquirida pela Raytheon, que continuou o desenvolvimento para apresentar a segunda geração do traje cinco anos depois.

O exoesqueleto XOS 2 empolgou tanto o público que a revista Time o incluiu em sua lista dos 5 melhores de 2010.

Enquanto isso, outras empresas, como a Berkeley Bionics, trabalhavam para reduzir a quantidade de energia que as próteses artificiais exigiam para que o exoesqueleto pudesse funcionar por tempo suficiente para ser prático. Um projeto da década de 2000, o Human Load Carrier (HULC), poderia operar por até 20 horas com uma única carga. O progresso avançava pouco a pouco.

Exoesqueleto HAL

No final da década, a empresa japonesa Cyberdyne desenvolveu um traje robótico chamado HAL, ainda mais incrível em seu design. Em vez de depender das contrações musculares de um operador humano, o HAL operou com sensores que leem sinais elétricos do cérebro do operador. Em teoria, um exoesqueleto baseado em HAL-5 poderia permitir ao usuário fazer o que quiser apenas pensando nisso, sem mover um único músculo. Mas, por enquanto, estes exoesqueletos são um projeto do futuro. E eles têm seus próprios problemas. Por exemplo, apenas alguns exoesqueletos foram aprovados para uso público até o momento. Os demais ainda estão sendo testados.

Problemas de desenvolvimento

Em 2010, o projeto DARPA para criar exoesqueletos levou a alguns resultados. Atualmente, sistemas avançados de exoesqueleto pesando até 20 kg podem levantar até 100 kg de carga útil praticamente sem nenhum esforço do operador. Ao mesmo tempo, os exoesqueletos mais recentes são mais silenciosos que uma impressora de escritório, podem mover-se a uma velocidade de 16 km/h, realizar agachamentos e saltar.

Não muito tempo atrás, um dos empreiteiros de defesa, a Lockheed Martin, apresentou seu exoesqueleto projetado para levantamento de peso. O chamado “exosqueleto passivo”, projetado para trabalhadores de estaleiros, simplesmente transfere a carga para as pernas do exoesqueleto no solo.

A diferença entre os exoesqueletos modernos e os desenvolvidos na década de 60 é que eles são equipados com sensores e Receptores GPS. Assim, aumentando ainda mais os riscos para uso militar. Os soldados poderiam obter uma série de benefícios usando esses exoesqueletos, desde geoposicionamento preciso até superpoderes adicionais. A DARPA também está desenvolvendo tecidos automatizados que poderiam ser usados ​​em exoesqueletos para monitorar condições cardíacas e respiratórias.

Se a indústria americana continuar a avançar neste caminho, muito em breve terá veículos que poderão não só mover-se “mais rápido, mais alto, mais forte”, mas também transportar várias centenas de cargas adicionais. No entanto, serão necessários pelo menos mais alguns anos até que verdadeiros “homens de ferro” entrem no campo de batalha.

Como é frequentemente o caso, os desenvolvimentos das agências militares (pense, por exemplo, na Internet) podem ser de grande benefício em tempos de paz, uma vez que a tecnologia acabará por surgir e ajudar as pessoas. Sofrendo de paralisia total ou parcial, pessoas com lesões na medula espinhal e atrofia muscular poderão levar uma vida mais plena. A Berkeley Bionics, por exemplo, está testando eLegs, um exoesqueleto alimentado por bateria que permitiria a uma pessoa andar, sentar ou ficar em pé por um período de tempo. longos períodos tempo.

Uma coisa é certa: o processo de rápido desenvolvimento dos exoesqueletos começou no início deste século (vamos chamá-lo de segunda onda), e muito, muito em breve saberemos como tudo isso terminará. As tecnologias nunca param e, se os engenheiros assumem alguma tarefa, levam-na à sua conclusão lógica.

Lembro-me de assistir “Avatar” e ficar completamente atordoado com os exoesqueletos ali mostrados. Desde então, acho que o futuro está nessas peças de hardware inteligentes. Eu também quero muito aplicar minhas mãozinhas equivocadas neste tópico. Além disso, se acreditarmos na agência analítica ABI Research, o mercado global de exoesqueletos até 2025 será de 1,8 mil milhões de dólares. nesta fase Não sendo técnico, engenheiro, arquiteto ou programador, estou um tanto confuso. Estou pensando em como abordar esse assunto. Eu ficaria feliz se as pessoas potencialmente interessadas em participar de tais projetos fossem mencionadas nos comentários do artigo.
Atualmente existem quatro empresas atuando no mercado de exoesqueletos. principais empresas: American Indego, Israelense ReWalk, Japonês Hybrid Assistive Limb e Ekso Bionics. O custo médio dos seus produtos varia entre 75 e 120 mil euros. Na Rússia, as pessoas também não ficam sentadas sem fazer nada. Por exemplo, a empresa Exoathlete está trabalhando ativamente em exoesqueletos médicos.

O primeiro exoesqueleto foi desenvolvido em conjunto pela General Electric e pelos militares dos Estados Unidos na década de 60 e foi chamado de Hardiman. Ele poderia levantar 110 kg com uma força de elevação de 4,5 kg. No entanto, era impraticável devido à sua massa significativa de 680 kg. O projeto não teve sucesso. Qualquer tentativa de usar um exoesqueleto completo resultou em movimentos intensos e descontrolados, e como resultado ele nunca foi totalmente testado com uma pessoa dentro dele. Outros estudos focaram em um braço. Embora ela devesse levantar 340 kg, seu peso era de 750 kg, o que era o dobro da força de levantamento. Sem reunir todos os componentes para funcionar aplicação prática O projeto de Hardiman era limitado.

A seguir, haverá uma breve história sobre os exoesqueletos modernos, que de uma forma ou de outra atingiram o nível de implementação comercial.

1. Caminhada independente. Não necessita de muletas ou outros meios de estabilização, deixando as mãos livres.
4. O exoesqueleto para as pernas permite: levantar-se\sentar-se, virar-se, andar para trás, ficar em pé sobre uma perna só, subir escadas, caminhar em várias superfícies até mesmo inclinadas.
5. O dispositivo é muito fácil de controlar - todas as funções são ativadas usando o joystick.
6. O dispositivo pode ser usado o dia todo graças à bateria removível de alta capacidade.
7. Quando peso leve O REX pesa apenas 38 quilos, pode suportar usuários com peso de até 100 quilos e altura de 1,42 a 1,93 metros.
8. Sistema conveniente a fixação não causa nenhum desconforto mesmo que você use o dia todo.
9. Além disso, quando o usuário não se move, mas apenas fica em pé, o REX não desperdiça energia da bateria.
10. Acesso a edifícios sem rampas, graças à possibilidade de subir escadas sem ajuda.

HAL

HAL ( Membro Assistivo Híbrido) – é um exoesqueleto robótico com membros superiores. Neste momento, foram desenvolvidos dois protótipos - HAL 3 (restauração da função motora das pernas) e HAL 5 (restauração dos braços, pernas e tronco). Com o HAL 5, o operador é capaz de levantar e transportar objetos com até cinco vezes o peso do carga máxima em condições normais.

Preço na Rússia: eles prometeram 243.600 rublos. A informação não pôde ser confirmada.

Recursos e especificações:

1. Peso do dispositivo 12 kg.
3. O dispositivo pode funcionar de 60 a 90 minutos sem recarregar.
4. O exoesqueleto é usado ativamente na reabilitação de pacientes com patologia das funções motoras das extremidades inferiores devido a distúrbios do sistema central sistema nervoso ou como consequência de doenças neuromusculares.

Recaminhar

Rewalk é um exoesqueleto que permite aos paraplégicos andar. Assim como um exoesqueleto ou um traje bioeletrônico, o dispositivo ReWalk utiliza sensores especiais para detectar desvios no equilíbrio de uma pessoa e depois os transforma em impulsos que normalizam seus movimentos, permitindo que a pessoa ande ou fique em pé. O ReWalk já está disponível na Europa e atualmente é aprovado pela FDA nos Estados Unidos.

Preço na Rússia: de 3,4 milhões de rublos (sob encomenda).

Recursos e especificações:

1. Peso do dispositivo 25 kg.
2. O exoesqueleto pode suportar até 80 kg.
3. O dispositivo pode funcionar até 180 minutos sem recarregar.
4. Tempo de carregamento da bateria de 5 a 8 horas
5. O exoesqueleto é ativamente utilizado na reabilitação de pacientes com patologia das funções motoras das extremidades inferiores devido a distúrbios do sistema nervoso central ou como consequência de doenças neuromusculares.

Exo biônico

Ekso GT é outro projeto de exoesqueleto que ajuda pessoas com doenças musculoesqueléticas graves a recuperar a capacidade de movimento.

Preço na Rússia: de 7,5 milhões de rublos (sob encomenda).

Recursos e especificações:

1. Peso do dispositivo 21,4 kg.
2. O exoesqueleto pode suportar até 100 kg.
3. Largura máxima quadris: 42 cm;
4. Peso da bateria: 1,4 kg;
5. Dimensões (AxLxP): 0,5 x 1,6 x 0,4 m.
6. O exoesqueleto é ativamente utilizado na reabilitação de pacientes com patologia das funções motoras das extremidades inferiores devido a distúrbios do sistema nervoso central ou como consequência de doenças neuromusculares.

DM

mestre ( Máquina dos sonhos) – um exoesqueleto hidráulico automatizado com sistema de controle de voz.

Preço na Rússia: 700.000 rublos.

Recursos e especificações:

1. Peso do dispositivo 21 kg.
2. O exoesqueleto deve suportar o peso do usuário de até 100 kg.
3. O âmbito de aplicação pode ser muito mais amplo do que a reabilitação de pacientes com patologia das funções motoras das extremidades inferiores devido a distúrbios do sistema nervoso central ou como consequência de doenças neuromusculares. Pode ser a indústria, a construção, o show business e a indústria da moda.

Perguntas para discussão:

1. Qual é a composição ideal de uma equipe de projeto?
2. Qual é o custo do projeto na fase inicial?
3. Quais são as armadilhas?
4. Como você vê momento ideal implementação de um projeto desde a ideia até o lançamento comercial?
5. Vale a pena começar um projeto como este agora e por quê?
6. Qual deve ser a geografia e a expansão do mercado?
7. Você está pessoalmente pronto para participar de tal projeto e, em caso afirmativo, em que qualidade?

ZY Eu ficaria grato pela discussão construtiva, opiniões, argumentos e argumentos a favor e contra nos comentários. Tenho certeza de que não sou o único pensando nisso. Enquanto isso, tenho certeza de que o exoesqueleto é novo iPhone na cultura popular mundial no horizonte dos próximos dez anos.

Exoesqueleto faça você mesmo

Como você mesmo pode implementar um exoesqueleto?

Para torná-lo extremamente forte, pelo que entendi, você deve se limitar à hidráulica.
Para que o sistema hidráulico funcione você precisa de:

- estrutura durável e móvel
- o conjunto mínimo necessário de pistões hidráulicos (vou chamá-los de “músculos”)
-dois bomba de vácuo, duas câmaras de pressão com sistema de válvulas conectadas por um tubo.
-tubos que podem suportar alta pressão.
-fonte de energia exoesqueleto
Para controlar o sistema de válvula:
-Um pequeno computador morto
-cerca de 30 sensores com sete (por exemplo) graus proporcionais aos graus de abertura da válvula
- um programa especial capaz de ler os estados dos sensores e enviar os comandos correspondentes às válvulas.

Por que tudo isso é necessário:

- “músculos” e a estrutura são na verdade todo o sistema músculo-esquelético.
-bombas de vácuo. por que dois? de modo que um aumenta a pressão nas câmaras de pressão, tubos e músculos, e o segundo a reduz.
-câmaras de pressão conectadas por um tubo. em um, aumentar a pressão, no segundo, diminuir e equipar o tubo com uma válvula que abre apenas em dois casos: equalização de pressão, garantindo velocidade ociosa líquidos.
-válvulas. é simples e sistema eficiente controle, que dependerá da pressão na câmara de pressão e do controle do computador. aumentar a pressão na câmara de pressão abrindo as válvulas dos canais dos “músculos tensos” permitirá realizar certas ações, aumentando a pressão nos pistões hidráulicos, movendo partes do esqueleto (estrutura).

Sensores, por que uns trinta? Dois para os pés, três para as pernas, seis para os braços e 4 para as costas. como organizá-los? contra o movimento dos membros. de modo que a perna empurrada para frente exerça pressão interna no exoesqueleto e no sensor em seu lado interno. Explicarei melhor por que isso acontece.
- um computador com um programa. tarefa principal computador e programa para garantir que os sensores não sofram pressão, então a pessoa dentro dele não sentirá a resistência desnecessária do exoesqueleto, que se esforçará para repetir os movimentos humanos independentemente da atividade dos nervos, músculos ou outros indicadores biométricos, assim permitindo a utilização de sensores muito mais baratos do que, por exemplo, em exoesqueletos de alta tecnologia. sinais de sensores para um computador devem ser divididos em dois grupos: com controle incondicional sistema hidráulico e aceito apenas com a condição de que o sensor oposto com controle incondicional não sofra pressão. Esta implementação manterá a perna apoiada com o joelho no chão da extensão automática caso a própria pessoa não a endireite. Mas para fazer isso, a pessoa dentro do exoesqueleto terá que levantar a perna do chão (ou precisará reduzir programaticamente a sensibilidade dos sensores acionados pela condição). Usando a perna como exemplo: coloque sensores com sinal não condicionado na parte frontal e sensores com sinal não condicionado na parte traseira. Imagine você mesmo como o movimento será realizado. quando uma pessoa dobra a perna, a perna do exoesqueleto dobra mesmo que todo o peso da pessoa esteja sobre os sensores que estendem a perna. Aqui, por meio de um acelerômetro (ou outro dispositivo semelhante ao vestibular), é possível definir programaticamente uma mudança na incondicionalidade dos sinais dos sensores dependendo da posição do corpo no espaço, eliminando a torção do exoesqueleto ao cair de costas.

A seguir, para aumentar a força, faça as mãos com três dedos, fortes, você pode combinar hidráulica e um cabo de metal. a mão deve estar separada da mão humana, ou seja, na frente da articulação do punho, isso eliminará as dificuldades de projeto associadas à presença da mão humana na mão do exoesqueleto e não permitirá lesões à mão humana, e apenas já que o pé humano deve estar na articulação do tornozelo do exoesqueleto e protegido.
-controle manual. Um pouco espaço livre por dois terços da liberdade de movimento da mão e dos dedos de uma pessoa na mão do exoesqueleto e um sistema de três anéis em cabos, três dedos do dedo mínimo ao médio em um, o dedo indicador no outro e o polegar no terceiro. todo o controle se resume ao fato de que os dedos humanos, movendo o anel que lhes é colocado, rolam a roda do sensor com um cabo, dependendo da rotação da qual os dedos do exoesqueleto dobram e endireitam. isso vai descartar esforço extra hidráulica para estender ou dobrar os dedos do exoesqueleto além de suas capacidades de projeto. Use um cabo para dois anéis, um ou dois. Por que? porque os dedos do dedo mínimo ao indicador precisam ser dobrados e desdobrados apenas em uma direção e o polegar em duas. Se quiser, você pode verificar com suas próprias mãos.

Fonte de energia exoesqueleto- aqui novamente sai uma merda terrível com isso. É necessário selecionar uma fonte de energia somente após fazer todos os cálculos necessários, maximizando a otimização do design do exoesqueleto e medindo seu consumo de energia.