Ekzoskelet Birinchi marta u ommaviy iste'molchi uchun yanada qulayroq bo'lib, haqiqiy amaliy foyda keltirishi mumkin. So'ngi yangiliklar ushbu mavzu bo'yicha nashr etilgan sanoat portali Bugungi kunda kompozitlar!

Yangi ekzoskelet yurishni yanada qulay va oson qiladi. Qurilma kompozit materiallardan foydalangan holda tayyorlangan yuklash bo'lib, ishlashi uchun quvvat manbalarini talab qilmaydi!

Yangi ekzoskelet! Qanday foydali?

dan iborat amerikalik ishlab chiquvchilar guruhi Stiven Kollinz, Bryus Vidgin Va Gregori Savitskiy dunyoni noyob etiklar ko'rinishidagi yangi ekzoskelet bilan tanishtirdi. Yangi mahsulot qiziqarli uning dizayni innovatsion materiallardan foydalangan holda yaratilganligi va batareyalar yoki tashqi quvvat manbalaridan foydalanishni nazarda tutmaydi. Bu xususiyatlar nafaqat qurilmaning og'irligini sezilarli darajada kamaytirishga imkon berdi (har biri etikning og'irligi bir yarimdan kam kilogramm) balki uni butunlay avtonom qiling!

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, "piyoda" ekzoskeleti yurish paytida odamning energiya sarfini kamaytirishi mumkin. 7% gacha! Bu natija haqiqatan ham yutuq deb atash mumkin! Garchi inson harakatini engillashtirish bo'yicha birinchi urinishlar o'tgan asrning 80-yillarida boshlangan bo'lsa-da, bugungi kunda bu masalada avtonom qurilmalar orasida eng katta muvaffaqiyatga faqat yuqorida aytib o'tilgan etiklarning ishlashidan uzoq bo'lgan maxsus kauchuk bantlar erishildi. Umuman olganda, ekzoskeletlarga kelsak, dunyoda bunday turdagi ko'plab birliklar mavjud, ammo ularning barchasi, qoida tariqasida, sun'iy energiya manbalaridan foydalanadi. Bu, o'z navbatida, harakat erkinligi va avtonomiyasini cheklaydi.

Exoskeleton - Botinkalar: u qanday ishlaydi (video)

Ekzoskelet qanday ishlaydi etiklar ko'rinishida juda oddiy. Uglerod tolasidan tayyorlangan qurilma oyoqqa o'rnatilgan prujinaga ega mexanik qurilma(ratchet) tizzadan biroz pastroq orqada. Ekzoskeletda yengil tolali uglerodli materialdan yasalgan ramka, shuningdek, oyoqning orqa qismini boldir suyagining yuqori qismiga (tizza orqa qismidan biroz pastroqda) bog‘lovchi prujina bor, u yerda u mexanik muftaga ulangan. Axilles tendoni cho'zilganida, yeng yuqori holatidadir va bahor tendon kabi cho'zilib, energiyani saqlaydi. Yurish oyog'i tushirilgandan so'ng, debriyaj pastga o'tadi, bahor bo'shashadi, elastik energiyani chiqaradi, bu esa debriyajni orqaga qaytaradi va keyingi tsiklni boshlaydi. IN umumiy ko'rinish Ekzoskeletning ishlash sikli quyidagi bosqichlardan iborat:

1. Ratchet ulanadi;
2. Bahor zaiflashadi, chiqarilgan elastik energiya mandalni yuqoriga suradi;
3. Ratchet eng yuqori nuqtada o'rnatiladi;
4. Og'irlik harakatlanayotganda, bahor cho'ziladi;
5. Bahor maksimal kuchlanishga etadi;
6. Ratchet bo'shatiladi, oyoq bir qadam oldinga siljiydi va tsikl takrorlanadi.

Ta'kidlash joizki, ushbu loyiha ustida olimlar ishlagan ko'p yillar davomida. Ko'plab dizayn variantlari va materiallar sinab ko'rildi. Oxir-oqibat, tanlov uglerod tolasidan foydalangan holda kompozit materialga to'g'ri keldi.

Taqdim etilgan namunani sanoatdagi yutuq deb hisoblash mumkin va (u yoki bu darajada) amaliy foydalanish uchun tayyor, ammo tadqiqotchilar shu bilan to'xtab qolishmaydi! Kuzatishga imkon beradigan elektronikadan foydalanish orqali dizaynni takomillashtirish variantlari individual xususiyatlar yurish va erning xususiyatlari (masalan, toqqa chiqish).

Bundan tashqari, innovatsion ekzoskelet yaratuvchilari ishlab chiqaruvchilar bilan hamkorlik qilishga umid qilmoqda sport anjomlari ixtironi tijoratlashtirish imkonini beradigan moliyaviy va texnologik yordam olish. Taxminlarga ko'ra, ekzoskeletli botinkalar chang'i botinkalaridan oshmaydi. Ushbu binolarni hisobga olgan holda, shunday deb taxmin qilish mumkin yangi rivojlanish o'z xaridorini aniq topadi va talabga ega bo'ladi.

Ekzoskeletning tarixi

Tarixda ekzoskelet sifatida tasniflanishi mumkin bo'lgan birinchi qurilmani rus hunarmandining ixtirosi deb atash mumkin. Nikolay Yosh. 1890 yilda u sumkalardan iborat dizaynni taqdim etdi siqilgan gaz va harakatlanishni osonlashtirdi. Ma'lum sabablarga ko'ra, birinchi ekzoskelet juda ibtidoiy edi.

Ekzoskeletlarning rivojlanishidagi navbatdagi qadam amerikalik ixtirochi tomonidan amalga oshirildi Lesli Kelli 1917 yilda. Dizayn, deb nomlangan pedomotor, ishlatilgan bug 'energiyasi.

Birinchi ekzoskelet zamonaviy tushuncha bu so'z 1960 yilda kompaniya tomonidan ishlab chiqilgan GeneralElektr AQSh qurolli kuchlari ehtiyojlari uchun. Qurilma chaqirildi Hardiman 4,5 kg og'irlikni ko'targan odam bilan taqqoslanadigan kuch ishlatib, 110 kilogrammgacha og'irliklarni ko'tarish imkonini berdi. Ekzoskelet dizayni kiritilgan gidravlik mexanizmlar va elektr energiyasi ish uchun manba sifatida. Biroq, Hardimanda ham bir qator bor edi muhim kamchiliklar: yuqori o'lik vazn (taxminan 680 kg); past tezlik ish; past daraja manipulyatsiya ustidan nazorat. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu qurilma hech qachon ichkarida odam bilan sinovdan o'tkazilmagan, chunki testerning hayoti va sog'lig'iga yuqori xavf tug'diradi.

1969 yilda Yugoslaviyada birinchi pnevmatik boshqariladigan yurish ekzoskeleti ishlab chiqilgan.

dan ekzoskelet DARPA(Foto: en.Wikipedia.org)

Ko'proq muvaffaqiyatlarga erishdi Monty Rid loyiha ustida ishlayotganda DARPA. Rid parashyutda noto'g'ri sakrashda jarohat oldi. Kasalxonada tuzalib ketayotganda u kitob o'qidi Robert Xaynlayn « Yulduzli kema askarlari " Unda ekzoskelet askarning asosiy jihozi bo'lishni to'xtatadi. Kitob Ridni ilhomlantirdi va 1986 yilda dunyo taqdim etildi LifeSUIT, loyihaning bir qismi sifatida yaratilgan Pitmen. Ushbu yo'nalishdagi rivojlanish davom etdi. Eng so'nggi modifikatsiyalardan biri LifeSUIT 14 ekzoskeleti bo'lib, u to'liq quvvatlanganda 1 milya masofani bosib o'tishga va operatorning og'irligini 92 kg gacha ko'tarishga qodir.

2007 yil yanvar oyida AQSh Mudofaa vazirligi (Pentagon) Texas universitetiga harbiy maqsadlarda foydalanish uchun yangi ekzoskeletlar sinfini yaratish uchun buyurtma bergani va mablag' ajratgani ma'lum bo'ldi. Loyiha doirasida, jumladan, mustahkamlik koeffitsientini oshirish, strukturaning og'irligini kamaytirish va harakat samaradorligini oshirish uchun mo'ljallangan sun'iy elektroaktiv polimerlarni o'rganish rejalashtirilgan edi. Natijada, ishlab chiquvchilar sezilarli muvaffaqiyatlarga erishdilar! Ular neylon ip va baliq ovlash liniyasiga asoslangan edi. AQShning "polimer mushaklari" inson mushaklarining imkoniyatlaridan 100 baravar oshadi! Bundan tashqari, ularning narxi bir kilogramm uchun atigi 5 dollarni tashkil qiladi, titan va nikel qotishmalaridan tayyorlangan ekzoskelet uchun mushaklar esa 1 kilogramm uchun kamida 3000 dollar turadi.

2013 yil oxiridan boshlab Rossiyada ekzoskeletlar muammosi bo'yicha faol tadqiqotlar olib borilmoqda. ExoAtlet deb nomlangan loyiha tibbiy maqsadlarga mo'ljallangan mexanizm yaratishga qaratilgan.

Nega sizga ekzoskelet kerak?

Insonning harakatini osonlashtiradigan va uning jismoniy kuchini oshiradigan mexanizm katta istiqbollarni va'da qiladi!

Bugungi kunda ekspertlar ekzoskeletga talab katta bo'ladigan 3 ta asosiy yo'nalishni aniqladilar.

1. Birinchidan, bu - harbiy sanoat! Aslida, ekzoskeletlar rivojlanish va taraqqiyot uchun dastlabki turtkini aynan shu erda oldi. Dizayn askarga ko'proq og'irlikni (shu jumladan qurollarni) ko'tarishga va uni zirh qatlami bilan himoya qilishga yordam beradi.
2. Ekzoskeletlar ham katta foyda keltirishi mumkin tibbiy segmentda. Ular hayotni osonlashtiradi va tayanch-harakat tizimi shikastlangan odamlarning harakatlanishiga yordam beradi.
3. Ekzoskeletlar talab qilinadigan uchinchi soha - bu foydalanish o'xshash dizaynlar ish uchun. Masalan, qurilish yoki yuklash-tushirish ishlarida.

Shunday qilib, shuni aytish mumkin ekzoskelet - kelajak birligi! Agar sizda bir necha million dollar bo'lsa, ehtimol siz milliy iqtisodiyotning ushbu sektoriga sarmoya kiritish haqida o'ylashingiz kerak.

Xatoni payqadingizmi? Uni tanlang va Ctrl+Enter tugmalarini bosing

U ekzoskelet deb ataladi tashqi ramka, bu odamga chinakam hayoliy harakatlarni bajarishga imkon beradi: og'irliklarni ko'tarish, uchish, katta tezlikda yugurish, ulkan sakrashlar va h.k. Va agar siz faqat "Temir odam" yoki "Avatar" ning bosh qahramonlarida bunday qurilmalar bor deb o'ylasangiz, siz qattiq adashasiz. Ular insoniyat uchun 60-yillardan beri mavjud. o'tgan asr; Bundan tashqari, siz o'z qo'llaringiz bilan ekzoskeletni qanday yig'ishni o'rganishingiz mumkin! Biroq, birinchi narsa.

Ekzoskelet: kirish

Bugun siz o'zingizga osongina ekzoskelet sotib olishingiz mumkin - shunga o'xshash mahsulotlar Ekso Bionics va Hybrid Assistive Limb (Yaponiya), Indego (AQSh), ReWalk (Isroil) tomonidan ishlab chiqariladi. Lekin qo'shimcha 75-120 ming yevro bo'lsagina. Rossiyada hozirda faqat tibbiy ekzoskeletlar ishlab chiqariladi. Ular Exoatlet kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan.

Birinchi ekzoskelet o'tgan asrning 60-yillarida General Electric va Amerika Qo'shma Shtatlari harbiy korporatsiyalari olimlari tomonidan yaratilgan. U Hardiman deb nomlangan va 110 kg gacha bo'lgan yukni havoga bemalol ko'tarishi mumkin edi. Jarayon davomida ushbu qurilmani qo'ygan odam 4,5 kg ko'targandek yukni boshdan kechirdi! Faqat Hardimanning o'zi 680 kg vaznga ega edi. Shuning uchun u katta talabga ega emas edi.

Barcha ekzoskeletlar uch turga bo'linadi:

to'liq robotlashtirilgan;

• oyoqlar uchun.

Zamonaviy robot kostyumlarining vazni 5 dan 30 kg gacha yoki undan ko'p. Ular faol yoki passiv bo'lishi mumkin (faqat operator buyrug'i bilan ishlaydi). Maqsadiga ko'ra, ekzoskeletlar harbiy, tibbiy, sanoat va kosmiklarga bo'linadi. Keling, ulardan eng diqqatga sazovorlarini ko'rib chiqaylik.

Bizning zamonamizning eng ta'sirli ekzoskeletlari

Albatta, yaqin kelajakda o'z qo'llaringiz bilan bunday ekzoskeletlarni uyda yig'ish mumkin bo'lmaydi, lekin ular bilan tanishishga arziydi:

• DM (orzular mashinasi). Bu to'liq avtomatik gidravlik ekzoskelet bo'lib, uning operatori ovozi bilan boshqariladi. Qurilmaning og'irligi 21 kg va og'irligi yuz vazngacha bo'lgan odamni ushlab turishi mumkin. Hozirgacha u markaziy asab tizimi kasalliklari yoki boshqa nerv-mushak kasalliklari tufayli yura olmaydigan bemorlarni reabilitatsiya qilish uchun ishlatiladi. Taxminiy xarajat- 7 million rubl.
• Exo GT. Ushbu ekzoskeletning vazifasi avvalgisi bilan bir xil - bu oyoqlarning motor funktsiyalari patologiyasi bo'lgan odamlarga yordam beradi. Xususiyatlari avvalgisiga o'xshash, narxi 7,5 million rubl.
• Qayta yurish. Yana bir bor paraplegiya bilan og'rigan odamlarga harakat qilishga chaqirildi. Qurilmaning og‘irligi 25 kg bo‘lib, 3 soat davomida quvvatlanmasdan ishlay oladi. Ekzoskelet Yevropa va AQShda 3,5 million rubl ekvivalentida sotiladi.
• REX. Bugungi kunda ushbu qurilmani Rossiyada 9 million rublga sotib olish mumkin. Ekzoskelet oyoq falajiga uchragan odamlarga nafaqat mustaqil yurish, balki turish / o'tirish, burilish, oy yurish, zinapoyadan tushish va hokazolarni ham beradi. REX joystik tomonidan boshqariladi va kun bo'yi quvvatlanmasdan ishlashi mumkin.
• HAL (gibrid yordamchi oyoq). Ikkita versiya mavjud - qo'llar va qo'llar / oyoqlar / torso uchun. Ushbu ixtiro operatorga odam uchun belgilangan chegaradan 5 barobar og'irroq og'irlikni ko'tarish imkonini beradi. U falaj bo'lgan odamlarni reabilitatsiya qilish uchun ham qo'llaniladi. Bu ekzoskeletning og‘irligi bor-yo‘g‘i 12 kg bo‘lib, uning zaryadlanishi 1,0-1,5 soat davom etadi.

O'zingizning ekzoskeletingizni qanday qilish kerak: Jeyms Xeksmit Xobson

Avval va xayr yagona odam Laboratoriya tashqarisida ekzoskelet qurishga muvaffaq bo'lgan shaxs kanadalik muhandis Jeyms Xobsondir. Ixtirochi 78 kilogrammli shlakli bloklarni havoga bemalol ko‘tarish imkonini beruvchi qurilma yig‘di. Uning ekzoskeleti pnevmatik tsilindrlarda ishlaydi, ular energiya bilan kompressor orqali ta'minlanadi va qurilma masofadan boshqarish pulti yordamida boshqariladi.

Kanadalik o‘z ixtirosini sir saqlamaydi. Siz o'zingizning qo'lingiz bilan ekzoskeletni qanday yig'ishni o'rganishingiz mumkin, uning misoliga binoan muhandisning veb-saytida va uning YouTube kanalida. Ammo shuni yodda tutingki, bunday ekzoskelet tomonidan ko'tarilgan og'irlik faqat operatorning umurtqa pog'onasiga tayanadi.

DIY ekzoskeleti: taxminiy diagramma

Ekzoskeletni uyda osongina yig'ish imkonini beradigan batafsil ko'rsatmalar yo'q. Biroq, bu talab qilishi aniq:

• kuch va harakatchanlik bilan tavsiflangan ramka;
• gidravlik pistonlar;
• bosim kameralari;
• vakuum nasoslari;
• quvvatlantirish manbai;
• yuqori bosimga bardosh bera oladigan bardoshli quvurlar;
• boshqarish uchun kompyuter;
• sensorlar;
• uchun sensorlardan ma'lumotlarni yuborish va aylantirish imkonini beruvchi dasturiy ta'minot talab qilinadigan ish klapanlar

Ushbu kompozitsiya taxminan qanday ishlaydi:

1. Bir nasos tizimdagi bosimni oshirishi kerak, ikkinchisi esa uni kamaytirishi kerak.
2. Valflarning ishlashi bosim kameralaridagi bosimga bog'liq bo'lib, ularning ortishi / kamayishi tizimni nazorat qiladi.
3. Datchiklarning joylashishi (qo'l-oyoqlarning harakatiga qarshi): oltita - qo'l, to'rtta - orqa, uch - oyoq, ikki oyoq (jami 30 dan ortiq).
4. Kompyuter dasturi sensorlar ustidagi bosimni bartaraf etishi kerak.
5. Sensor signallarini shartli (agar shartsiz sensor boshdan kechirayotgan bosim haqida "gapirmasa" foydali bo'ladi) va shartsiz bo'lish kerak. Ushbu elementlarning shartliligi/shartsizligi, masalan, akselerometr yordamida aniqlanishi mumkin.
6. Ekzoskeletning qo'llari uch barmoqli bo'lib, operatorning bilagidan ajratilgan bo'lib, shikastlanishning oldini oladi va qo'shimcha kuch beradi.
7. Quvvat manbai ekzoskeletni yig'ish va sinovdan o'tkazishdan so'ng tanlanadi.

Hozircha, faqat reabilitatsiya sohasida, ular allaqachon hayotimizga kirishni boshladilar. Bunday qurilmani laboratoriyadan tashqarida qurishga qodir ixtirochilar paydo bo'lmoqda. Yaqin kelajakda har qanday maktab o'quvchisi Stalker ekzoskeletini o'z qo'li bilan yig'ishi mumkin bo'lishi mumkin. Bunday tizimlarning kelajak ekanligini oldindan aytish mumkin.

Agar siz "Temir odam" ning barcha qismlarini katta zavq bilan tomosha qilganlardan bo'lsangiz, ehtimol sizni Toni Stark yovuzlar bilan jangdan oldin kiygan temir kostyumi xursand qilgandir. Qabul qiling, bunday kostyum bo'lsa yaxshi bo'lardi. Bu sizni ko'z ochib yumguncha istalgan joyga, hatto nonga ham olib borish qobiliyatidan tashqari, tanangizni har xil zararlardan himoya qiladi va g'ayritabiiy kuch beradi.

Tez orada Iron Man kostyumining engilroq versiyasi askarlarga tezroq yugurish, og'irroq qurollarni olib yurish va qo'pol erlarda harakat qilish imkonini berishi sizni ajablantirmasa kerak. Shu bilan birga, kostyum ularni o'q va bombalardan himoya qiladi. Harbiy muhandislar va xususiy kompaniyalar 1960-yillardan buyon ekzoskeletlar ustida ishlamoqda, ammo elektronika va materialshunoslik sohasidagi so'nggi yutuqlar bizni bu g'oyani amalga oshirishga har qachongidan ham yaqinlashtirdi.

2010-yilda amerikalik mudofaa pudratchisi Raytheon XOS 2 deb nomlangan eksperimental ekzoskeletni namoyish etdi - bu asosan robot tomonidan boshqariladigan kostyum. inson miyasi- odamdan ikki-uch baravar ko'proq og'irlikni hech qanday kuchsiz ko'tara oladigan va tashqi yordam. Yana bir kompaniya Trek Aerospace 112 km/soat tezlikda ucha oladigan va yer ustida harakatsiz yura oladigan o‘rnatilgan reaktiv paketga ega ekzoskelet ishlab chiqmoqda. Bu va boshqa bir qator istiqbolli kompaniyalar, jumladan, Lockheed Martin kabi yirtqich hayvonlar har yili Temir odam kostyumini haqiqatga yaqinlashtiradi.

Rossiya ekzoskeletining yaratuvchisi Staxanov bilan suhbatni o'qing.

EkzoskeletXOS 2 danRaytheon

E'tibor bering, yaxshi ekzoskeletning rivojlanishidan nafaqat harbiylar foyda ko'radi. Bir kun kelib, orqa miya shikastlanishi yoki harakatchanlikni cheklaydigan degenerativ kasalliklari bo'lgan odamlar tashqi ramka kostyumlari tufayli osongina harakatlana oladilar. Argo Medical Technologies kompaniyasining ReWalk kabi ekzoskeletlarning birinchi versiyalari allaqachon bozorga kirib borgan va keng ma'qullangan. Biroq, yoqilgan hozirgi paytda ekzoskeletlar sohasi hali boshlang'ich bosqichida.

Kelajakdagi ekzoskeletlar jang maydoniga qanday inqilobni va'da qiladi? Ekzoskeletlarni chinakam amaliy qilish uchun muhandislar va dizaynerlar qanday texnik to'siqlarni engib o'tishlari kerak? kundalik foydalanish? Keling, buni aniqlaylik.

Ekzoskeletlarning rivojlanish tarixi

Jangchilar o'z tanalariga qadim zamonlardan beri zirh kiyib kelishgan, ammo mexanik mushaklari bo'lgan tana haqida birinchi g'oya paydo bo'lgan. ilmiy fantastika 1868 yilda Edvard Silvestr Ellisning arzon romanlaridan birida. "Preriyalarning bug'li odami" kitobida inson shaklidagi ulkan bug' mashinasi tasvirlangan, u o'z ixtirochisi, daho Jonni Braynerdni buqalar va hindularni ovlaganda soatiga 96,5 km tezlikda harakatlantirgan.

Lekin bu fantastika. Ekzoskelet uchun birinchi haqiqiy patent 1890-yillarda Amerikada rus mexanik muhandisi Nikolay Yagn tomonidan olingan. O'zining ishlanmalari bilan mashhur bo'lgan dizayner 20 yildan ortiq vaqt davomida chet elda yashagan va askarlarga osonlik bilan yugurish, yurish va sakrash imkonini beruvchi ekzoskeletni tavsiflovchi o'nlab g'oyalarni patentlagan. Biroq, aslida Yagn faqat "Stokerning do'sti" - bug 'qozonlarini suv bilan ta'minlaydigan avtomatik qurilmani yaratish bilan mashhur.

N. Yagn tomonidan patentlangan ekzoskelet

1961 yilga kelib, Marvel Comics "Temir odam" bilan chiqqanidan va Robert Xaynlayn "Yulduzli kema askarlari" ni yozganidan ikki yil o'tgach, Pentagon o'zining ekzozitlarini yaratishga qaror qildi. U og‘ir jismlarni tez va oson harakatga keltirish imkonini beruvchi, shuningdek, egasini o‘qlardan, zaharli gazdan, issiqlikdan himoya qiluvchi “rulda va kuchaytirgichlar bilan jihozlangan inson kapsulasi” sifatida tavsiflangan “servo-askar” yaratishga kirishdi. va radiatsiya. 1960-yillarning o'rtalariga kelib, Kornell universiteti muhandisi Nil Meisen "supermen kostyumi" yoki "inson kuchaytirgichi" deb nomlangan 15,8 kilogrammli kiyinadigan ramkali ekzoskeletni ishlab chiqdi. Bu foydalanuvchiga har bir qo'l bilan 453 kilogrammni ko'tarish imkonini berdi. Shu bilan birga, General Electric xuddi shunday 5,5 metrli qurilmani, "pedipulyator" deb nomlangan qurilmani ishlab chiqdi, uni operator ichkaridan boshqaradi.

Bu juda qiziqarli qadamlarga qaramay, ular muvaffaqiyatga erisha olmadilar. Kostyumlar amaliy emasligi isbotlandi, ammo tadqiqotlar davom etdi. 1980-yillarda Los-Alamos laboratoriyasi olimlari Amerika qo'shinlari foydalanishi uchun Pitman kostyumi deb atalmish ekzoskelet uchun dizayn yaratdilar. Biroq, kontseptsiya faqat chizilgan taxtada qoldi. O'shandan beri dunyo yana bir nechta o'zgarishlarni ko'rdi, ammo materiallarning etishmasligi va energiya cheklovlari bizga haqiqiy Iron Man kostyumini ko'rishga imkon bermadi.

Ko'p yillar davomida ekzoskelet ishlab chiqaruvchilari texnologiya chegaralari bilan to'sqinlik qilishdi. Kompyuterlar kostyumlarni quvvatlaydigan buyruqlarni qayta ishlash uchun juda sekin edi. Ekzoskeletni etarlicha ko'chma qilish uchun quvvat manbai etarli emas edi va oyoq-qo'llarni harakatga keltiradigan elektromexanik aktuator mushaklari "inson" tarzda ishlash uchun juda zaif va katta hajmli edi. Shunga qaramay, boshlanish boshlandi. Ekzoskelet g'oyasi harbiy va tibbiyot sohalari uchun juda istiqbolli bo'lib chiqdi.

Inson-mashina

2000-yillarning boshlarida haqiqiy Iron Man kostyumini yaratishga bo'lgan intilish qayergadir keta boshladi.

Mudofaa ilg'or tadqiqot loyihalari agentligi DARPA, ekzotik va inkubator ilg'or texnologiyalar Pentagon to'ldiruvchi ekzoskelet yaratish uchun 75 million dollarlik dasturni ishga tushirdi inson tanasi va uning ishlashi. DARPA ning talablar ro'yxati juda katta edi: agentlik askarga kunlar davomida tinimsiz yuzlab kilogramm yuklarni tashishga imkon beradigan, odatda ikkita operatorni talab qiladigan katta qurollarni qo'llab-quvvatlaydigan va yarador askarni olib keta oladigan transport vositasini xohladi. agar kerak bo'lsa, jang maydoni. Bunday holda, mashina olovga daxlsiz bo'lishi kerak, shuningdek, baland sakrash kerak. Ko'pchilik darhol DARPA rejasini amalga oshirish mumkin emas deb hisobladi.

Lekin hammasi emas.

Ilgari 80 tonnalik mexanik dinozavrni yaratgan robot yaratuvchisi Stiv Yakobsen boshchiligidagi Sarkos o'ylab topdi. innovatsion tizim, unda sensorlar ushbu signallarni bir qator vanalarni boshqarish uchun ishlatgan, bu esa o'z navbatida bo'g'inlarda yuqori bosim ostida gidravlikani tartibga solgan. Mexanik bo'g'inlar inson mushaklarini bog'laydigan tendonlarni taqlid qiladigan kabellar bilan bog'langan silindrlarni harakatga keltirdi. Natijada eksperimental XOS ekzoskeleti paydo bo'ldi, bu odamni o'xshash qildi ulkan hasharot. Sarkos oxir-oqibat Raytheon tomonidan sotib olindi, u besh yildan so'ng kostyumning ikkinchi avlodini taqdim etishni davom ettirdi.

XOS 2 ekzoskeleti jamoatchilikni shu qadar hayajonga soldiki, Time jurnali uni 2010 yilning Top 5 ro'yxatiga kiritdi.

Ayni paytda, Berkeley Bionics kabi boshqa kompaniyalar sun'iy protezlash uchun zarur bo'lgan energiya miqdorini kamaytirish ustida ishlamoqda, bu esa ekzoskeletning amaliy bo'lishi uchun etarlicha uzoq vaqt ishlashi mumkin edi. 2000-yillardagi loyihalardan biri, Inson yuk tashuvchisi (HULC) bir zaryadda 20 soatgacha ishlashi mumkin edi. Taraqqiyot asta-sekin oldinga siljib borardi.

Ekzoskelet HAL

O'n yillikning oxiriga kelib, Yaponiyaning Cyberdyne kompaniyasi HAL deb nomlangan robot kostyumini ishlab chiqdi, bu uning dizayni bo'yicha yanada aql bovar qilmaydi. HAL inson operatorining mushaklarining qisqarishiga tayanish o'rniga, operatorning miyasidan elektr signallarini o'qiydigan sensorlarda ishladi. Nazariy jihatdan, HAL-5 asosidagi ekzoskelet foydalanuvchiga birgina mushakni qimirlatmay, faqat o‘ylash orqali o‘zi xohlagan narsani qilish imkonini berishi mumkin. Ammo hozircha bu ekzoskeletlar kelajak loyihasidir. Va ularning o'z muammolari bor. Misol uchun, hozirgi kunga qadar faqat bir nechta ekzoskeletlar ommaviy foydalanish uchun tasdiqlangan. Qolganlari hali ham sinovdan o'tkazilmoqda.

Rivojlanish muammolari

2010 yilga kelib, ekzoskeletlarni yaratish bo'yicha DARPA loyihasi ma'lum natijalarga olib keldi. Hozirda og‘irligi 20 kilogrammgacha bo‘lgan ilg‘or ekzoskelet tizimlari operatorning deyarli hech qanday harakatlarisiz 100 kilogrammgacha foydali yukni ko‘tarishi mumkin. Shu bilan birga, eng so‘nggi ekzoskeletlar ofis printeriga qaraganda jimroq, 16 km/soat tezlikda harakatlana oladi, chayqalish va sakrashni amalga oshiradi.

Yaqinda mudofaa pudratchilaridan biri Lockheed Martin o'zining og'ir yuklarni ko'tarish uchun mo'ljallangan ekzoskeletini taqdim etdi. Tersane ishchilari uchun mo'ljallangan "passiv ekzoskelet" deb atalmish yukni oddiygina ekzoskeletning erdagi oyoqlariga o'tkazadi.

Zamonaviy ekzoskeletlarning 60-yillarda ishlab chiqilganlaridan farqi shundaki, ular datchiklar bilan jihozlangan va GPS qabul qiluvchilar. Shunday qilib, harbiy foydalanish uchun ulushlarni yanada oshirish. Askarlar bunday ekzoskeletlardan foydalanib, aniq geopozitsiyadan tortib qo'shimcha super kuchlargacha ko'plab afzalliklarga ega bo'lishlari mumkin edi. DARPA shuningdek, yurak va nafas olish yo‘llari holatini kuzatish uchun ekzoskeletlarda qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan avtomatlashtirilgan matolarni ishlab chiqmoqda.

Agar Amerika sanoati shu yo'l bo'ylab harakatlanishda davom etsa, u tez orada nafaqat "tezroq, balandroq, kuchliroq" harakatlana oladigan, balki bir necha yuzlab qo'shimcha yuklarni ham ko'tara oladigan transport vositalariga ega bo'ladi. Vaholanki, haqiqiy “temir odamlar” jang maydoniga chiqishlari uchun yana kamida bir necha yil o‘tadi.

Ko'pincha bo'lgani kabi, harbiy idoralarning ishlanmalari (masalan, Internet) tinchlik davrida katta foyda keltirishi mumkin, chunki texnologiya oxir-oqibat odamlarga yordam beradi. To'liq yoki qisman falajdan aziyat chekkan, orqa miya shikastlanishi va mushaklar atrofiyasi bo'lgan odamlar ko'proq qoniqarli hayot kechirishlari mumkin. Masalan, Berkeley Bionics kompaniyasi odamga ma’lum vaqt davomida yurish, o‘tirish yoki turish imkonini beradigan akkumulyatorli ekzoskelet – eLegsni sinovdan o‘tkazmoqda. uzoq davrlar vaqt.

Bir narsa aniq: ekzoskeletlarning jadal rivojlanish jarayoni shu asrning boshida boshlangan (keling, buni ikkinchi to'lqin deb ataymiz) va hammasi qanday tugashi juda tez orada ma'lum bo'ladi. Texnologiyalar hech qachon bir joyda turmaydi va agar muhandislar biror narsani o'z zimmalariga olishsa, uni mantiqiy xulosaga keltiradilar.

Men "Avatar" ni tomosha qilganimni va u erda ko'rsatilgan ekzoskeletlardan butunlay hayratda qolganimni eslayman. O'shandan beri men kelajakni ushbu aqlli apparat qismlarida deb o'ylayman. Men ham bu mavzuga noto'g'ri yo'naltirilgan qo'llarimni qo'llamoqchiman. Bundan tashqari, agar siz ABI Research tahliliy agentligiga ishonsangiz, 2025 yilga kelib ekzoskeletlarning global bozori 1,8 milliard dollarni tashkil qiladi. bu bosqichda Texnik, muhandis, arxitektor yoki dasturchi bo'lmaganim uchun men biroz chalkashib ketdim. Men bu mavzuga qanday yondashish haqida o'ylayapman. Bunday loyihalarda ishtirok etishdan manfaatdor bo'lgan odamlar maqolaga sharhlarda qayd etilsa, xursand bo'lardim.
Hozirgi vaqtda ekzoskelet bozorida to'rtta kompaniya faoliyat yuritmoqda. asosiy kompaniyalar: American Indego, Isroil ReWalk, Yaponiya gibrid yordamchi oyoq va Ekso Bionics. Ularning mahsulotlarining o'rtacha narxi 75 dan 120 ming evrogacha. Rossiyada ham odamlar hech narsa qilmasdan o'tirishmaydi. Masalan, Exoathlete kompaniyasi tibbiy ekzoskeletlar ustida faol ishlamoqda.

Birinchi ekzoskelet General Electric va AQSh harbiylari tomonidan 60-yillarda birgalikda ishlab chiqilgan va Hardiman deb nomlangan. U 4,5 kg ko'tarish kuchi bilan 110 kg yuk ko'tara oldi. Biroq, uning muhim massasi 680 kg bo'lganligi sababli bu amaliy emas edi. Loyiha muvaffaqiyatli bo'lmadi. To'liq ekzoskeletdan foydalanishga bo'lgan har qanday urinish kuchli nazoratsiz harakatga olib keldi, buning natijasida u hech qachon ichidagi odam bilan to'liq sinovdan o'tkazilmadi. Keyingi tadqiqotlar bir qo'lga qaratilgan. U 340 kg ko'tarishi kerak bo'lsa-da, uning vazni 750 kg edi, bu ko'tarish kuchidan ikki baravar ko'p edi. Ishlash uchun barcha komponentlarni birlashtirmasdan amaliy qo'llash Hardimanning loyihasi cheklangan edi.

Keyinchalik u yoki bu tarzda tijorat tatbiq etish darajasiga etgan zamonaviy ekzoskeletlar haqida qisqacha hikoya qilinadi.

1. Mustaqil yurish. Qo'llaringizni bo'sh qoldirgan holda, qo'ltiq tayoqchalari yoki boshqa barqarorlashtirish vositalarini talab qilmaydi.
4. Oyoqlar uchun ekzoskelet sizga quyidagilarga imkon beradi: turish\o'tirish, orqaga burilish, orqaga yurish, bir oyoq ustida turish, zinadan ko'tarilish, turli, hatto moyil sirtlarda yurish.
5. Qurilmani boshqarish juda oson – barcha funksiyalar joystik yordamida faollashtiriladi.
6. Yuqori sig‘imli olinadigan batareya tufayli qurilmadan kun bo‘yi foydalanish mumkin.
7. Qachon engil vazn REX atigi 38 kilogrammni tashkil etadi, u 100 kilogrammgacha bo'lgan va balandligi 1,42 dan 1,93 metrgacha bo'lgan foydalanuvchilarni qo'llab-quvvatlaydi.
8. Qulay tizim fiksatsiya kun bo'yi kiysangiz ham hech qanday noqulaylik tug'dirmaydi.
9. Shuningdek, foydalanuvchi qimirlamay, shunchaki turganda REX batareya quvvatini behuda sarflamaydi.
10. Yordamsiz zinapoyaga chiqish imkoniyati tufayli rampalarsiz binolarga kirish.

HAL

HAL ( Gibrid yordamchi oyoq) - yuqori oyoq-qo'llari bo'lgan robot ekzoskeletidir. Ayni paytda ikkita prototip ishlab chiqilgan - HAL 3 (oyoqlarning motor funktsiyasini tiklash) va HAL 5 (qo'llar, oyoqlar va tanani tiklash). HAL 5 bilan operator og'irligidan besh baravar ko'p narsalarni ko'tarishi va tashishi mumkin maksimal yuk normal sharoitda.

Rossiyada narx: ular 243 600 rublga va'da berishdi. Ma'lumotni tasdiqlab bo'lmadi.

Xususiyatlari va spetsifikatsiyalari:

1. Qurilmaning og'irligi 12 kg.
3. Qurilma 60 dan 90 minutgacha zaryad olmasdan ishlashi mumkin.
4. Ekzoskelet markaziy asab tizimining buzilishi tufayli pastki ekstremitalarning motor funktsiyalari patologiyasi bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilishda faol qo'llaniladi. asab tizimi yoki nerv-mushak kasalliklari natijasida.

Qayta yurish

Rewalk - bu paraplegiklarga yurish imkonini beruvchi ekzoskelet. ReWalk qurilmasi ekzoskelet yoki bioelektron kostyum kabi maxsus datchiklar yordamida odam muvozanatidagi og‘ishlarni aniqlaydi va keyin ularni uning harakatini normallashtiruvchi impulslarga aylantirib, odamga yurish yoki turish imkonini beradi. ReWalk allaqachon Evropada mavjud va hozirda AQShda FDA tomonidan tasdiqlangan.

Rossiyada narxi: 3,4 million rubldan (buyurtma bo'yicha).

Xususiyatlari va spetsifikatsiyalari:

1. Qurilmaning og'irligi 25 kg.
2. Ekzoskelet 80 kg gacha vaznga bardosh bera oladi.
3. Qurilma quvvatlanmasdan 180 daqiqagacha ishlashi mumkin.
4. Batareyani zaryadlash vaqti 5-8 soat
5. Ekzoskelet markaziy asab tizimining buzilishi yoki nerv-mushak kasalliklari natijasida pastki ekstremitalarning motor funktsiyalari patologiyasi bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilishda faol qo'llaniladi.

Ekzo bionik

Ekso GT - og'ir tayanch-harakat tizimi kasalliklariga chalingan odamlarga harakat qobiliyatini tiklashga yordam beradigan yana bir ekzoskelet loyihasi.

Rossiyada narxi: 7,5 million rubldan (buyurtma bo'yicha).

Xususiyatlari va spetsifikatsiyalari:

1. Qurilmaning og'irligi 21,4 kg.
2. Ekzoskelet 100 kg gacha bo'lgan vaznga bardosh bera oladi.
3. Maksimal kenglik sonlar: 42 sm;
4. Batareya og'irligi: 1,4 kg;
5. Olchamlari (YxKxD): 0,5 x 1,6 x 0,4 m.
6. Ekzoskelet markaziy asab tizimining buzilishi yoki nerv-mushak kasalliklari natijasida pastki ekstremitalarning motor funktsiyalari patologiyasi bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilishda faol qo'llaniladi.

DM

DM ( Orzular mashinasi) – ovozli boshqaruv tizimiga ega gidravlik avtomatlashtirilgan ekzoskelet.

Rossiyada narxi: 700 000 rubl.

Xususiyatlari va spetsifikatsiyalari:

1. Qurilmaning og'irligi 21 kg.
2. Ekzoskelet foydalanuvchining 100 kg gacha bo'lgan vaznini ushlab turishi kerak.
3. Qo'llash doirasi markaziy asab tizimining buzilishi yoki nerv-mushak kasalliklari natijasida pastki ekstremitalarning motor funktsiyalari patologiyasi bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilishdan ancha kengroq bo'lishi mumkin. Bu sanoat, qurilish, shou-biznes va moda sanoati bo'lishi mumkin.

Muhokama uchun savollar:

1. Loyiha jamoasining optimal tarkibi qanday?
2. Dastlabki bosqichda loyihaning narxi qancha?
3. Qanday tuzoqlar bor?
4. Siz qanday ko'rasiz optimal vaqt loyihani g'oyadan tijoriy ishga tushirishgacha amalga oshirish?
5. Bunday loyihani hozir boshlashga arziydimi va nima uchun?
6. Geografiya va bozorning kengayishi qanday bo'lishi kerak?
7. Siz shaxsan shunday loyihada ishtirok etishga tayyormisiz va agar shunday bo'lsa, qanday maqomda?

Z.Y. Izohlarda konstruktiv muhokamalar, fikrlar, dalillar va dalillar uchun va sharhlarda minnatdor bo'lardim. Ishonchim komilki, bu haqda o'ylayotgan yolg'iz men emasman. Ayni paytda, men ekzoskelet ekanligiga aminman yangi iPhone keyingi o'n yil ufqida jahon ommaviy madaniyatida.

DIY ekzoskeleti

Qanday qilib ekzoskeletni o'zingiz amalga oshirishingiz mumkin?

Uni juda kuchli qilish uchun, men tushunganimdek, siz gidravlikaga yopishib olishingiz kerak.
Shlangi tizimning ishlashi uchun sizga kerak bo'ladi:

- bardoshli va harakatlanuvchi ramka
- minimal talab qilinadigan gidravlik pistonlar to'plami (men ularni "mushaklar" deb atayman)
-ikki vakuum pompasi, quvur bilan bog'langan valf tizimiga ega ikkita bosim kamerasi.
-yuqori bosimga bardosh bera oladigan quvurlar.
-quvvatlantirish manbai ekzoskelet
Vana tizimini boshqarish uchun:
- Kichkina o'lik kompyuter
-klapanlarning ochiqlik darajalariga mutanosib yetti (masalan) darajali 30 ga yaqin datchiklar
- sensorlarning holatini o'qish va klapanlarga tegishli buyruqlarni yuborish qobiliyatiga ega maxsus dastur.

Bularning barchasi nima uchun kerak:

- "Mushaklar" va ramka aslida butun mushak-skelet tizimidir.
- vakuum nasoslari. nega ikkita? shunday qilib, biri bosim kameralari, quvurlar va mushaklardagi bosimni oshiradi, ikkinchisi esa uni kamaytiradi.
-trubka orqali ulangan bosim kameralari. birida, ikkinchisida bosimni oshiring, kamaytiring va trubkani faqat ikkita holatda ochiladigan valf bilan jihozlang: bosimni tenglashtirish, ta'minlash bo'sh tezlik suyuqliklar.
-klapanlar. bu oddiy va samarali tizim nazorat qilish, bu bosim kamerasidagi bosimga va kompyuter boshqaruviga bog'liq bo'ladi. "Kuchli mushaklar" kanallarining klapanlarini ochish orqali bosim kamerasidagi bosimni oshirish sizga ma'lum harakatlarni amalga oshirishga, gidravlik pistonlarga, skeletning (ramka) harakatlanuvchi qismlariga bosimni oshirish imkonini beradi.

Datchiklar, nima uchun taxminan o'ttizta oyoq uchun, uchtasi oyoq uchun, oltitasi qo'llar uchun va 4 tasi orqada? ularni qanday tartibga solish kerak? oyoq-qo'llarning harakatiga qarshi. Shunday qilib, oldinga surilgan oyoq ichki tomondan ekzoskeletga va uning ichki tomonidagi sensorga bosim o'tkazadi. Nima uchun bunday bo'lganini batafsilroq tushuntiraman.
- dasturga ega kompyuter. asosiy vazifa datchiklar bosim o'tkazmasligiga ishonch hosil qilish uchun kompyuter va dastur, keyin ichkaridagi odam ekzoskeletning keraksiz qarshiligini his qilmaydi, bu nervlar, mushaklar yoki boshqa biometrik ko'rsatkichlardan qat'i nazar, inson harakatlarini takrorlashga intiladi. masalan, yuqori texnologiyali ekzoskeletlarga qaraganda ancha arzon datchiklardan foydalanish imkonini beradi. kompyuter uchun sensor signallari ikki guruhga bo'linishi kerak: shartsiz nazorat bilan gidravlik tizim va faqat shartsiz boshqaruvga ega bo'lgan qarama-qarshi sensor bosim o'tkazmasligi sharti bilan qabul qilinadi. Ushbu amaliyot, agar odam uni o'zi to'g'rilamasa, oyog'ini avtomatik kengaytmadan erga tizza bilan ushlab turadi. Ammo buning uchun ekzoskelet ichidagi odam oyog'ini erdan ko'tarishi kerak bo'ladi (yoki u vaziyatdan kelib chiqqan sensorlarning sezgirligini dasturiy ravishda kamaytirishi kerak). Oyoqdan misol sifatida foydalanish: old tomonga shartsiz signalli datchiklarni, orqa tomonga esa shartsiz signalli datchiklarni joylashtiring. Harakat qanday amalga oshirilishini o'zingiz tasavvur qiling. odam oyog'ini bukganda, odamning butun og'irligi oyoqni uzaytiruvchi datchiklarda bo'lsa ham, ekzoskelet oyog'i bukiladi. Bu erda, akselerometr (yoki vestibulyarga o'xshash boshqa qurilma) yordamida siz tananing kosmosdagi holatiga qarab sensor signallarining shartsizligini dasturiy ravishda o'rnatishingiz mumkin, bu esa orqa tomonga yiqilganda ekzoskeletning burilishini yo'q qiladi.

Keyinchalik, kuchni oshirish uchun qo'llarni uch barmoqli, kuchli qilib qo'ying, siz gidravlika va metall kabelni birlashtira olasiz. qo'l odamdan alohida bo'lishi kerak, ya'ni bilak bo'g'imi oldida, bu inson qo'lining ekzoskelet qo'lida mavjudligi bilan bog'liq dizayn qiyinchiliklarini bartaraf qiladi va inson qo'lining shikastlanishiga yo'l qo'ymaydi va shunchaki chunki inson oyog'i ekzoskeletning to'piq bo'g'imida va himoyalangan bo'lishi kerak.
- qo'l nazorati. Bir oz bo'sh joy odamning qo'li va barmoqlari harakat erkinligining uchdan ikki qismi uchun qo'lning ekzoskeleti va kabellarda uchta halqa tizimi, birida kichik barmoqdan o'rta barmoqgacha uchta barmoq, ikkinchisida ko'rsatkich barmog'i va uchinchisida bosh barmog'i. Barcha boshqaruv shundan iboratki, odamning barmoqlari ularga qo'yilgan uzukni harakatga keltirib, sensor g'ildiragini simi bilan aylantiradi, uning aylanishiga qarab ekzoskeletning barmoqlari egilib, tekislanadi. bu istisno qiladi qo'shimcha harakat ekzoskeletning barmoqlarini dizayn imkoniyatlaridan tashqariga cho'zish yoki egish uchun gidravlika. Ikki halqa uchun bitta kabeldan foydalaning, bitta yoki ikkita. Nega? chunki kichik barmoqdan ko'rsatkich barmog'igacha bo'lgan barmoqlarni faqat bir yo'nalishda, bosh barmog'ini esa ikki tomonga egish va bukish kerak. Agar xohlasangiz, uni o'z qo'llaringiz bilan tekshirishingiz mumkin.

Quvvatlantirish manbai ekzoskelet- bu erda yana dahshatli bir bo'lak chiqadi. Quvvat manbasini faqat barcha kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirgandan so'ng, ekzoskelet dizaynini optimallashtirish va uning energiya sarfini o'lchashdan keyin tanlashingiz kerak.