heim · Messungen · Exoskelett-Blaupausen. Wie funktionieren Exoskelette? Exoskelett zum Selbermachen: ein ungefähres Diagramm

Exoskelett-Blaupausen. Wie funktionieren Exoskelette? Exoskelett zum Selbermachen: ein ungefähres Diagramm

Exoskelette, die Gelähmten beim Gehen helfen, schwere Arbeit erleichtern, Soldaten auf dem Schlachtfeld schützen und uns Superkräfte verleihen.

1. Activelink Power Loader

Der Activelink Power Loader wurde nach dem berühmten Exoskelett aus dem Film „Aliens“ benannt und ist darauf ausgelegt, schwere Lasten zu erleichtern Handarbeit Eigentümer unabhängig von Alter, Geschlecht und Größe und zielt laut einer Pressemitteilung von Activelink darauf ab, „eine Gesellschaft ohne Grenzen zu schaffen“. Tochtergesellschaft renommierter japanischer Elektronikhersteller Panasonic.

2. HAL


HAL (Hybrid Assistive Limb) mechanisches Exoskelett aus Japan, entwickelt von Cyberdine Inc. (Ja, genau wie die Jungs, mit denen im Terminator alles begann), wurde 1997 als Prototyp erstellt und wird heute in japanischen Krankenhäusern eingesetzt, um schwerkranken Patienten bei ihren täglichen Aktivitäten zu helfen. Es ist auch bekannt, dass HAL von japanischen Bauarbeitern und sogar Rettern während der Aufräumarbeiten nach dem Unfall von Fukushima-1 im Jahr 2011 eingesetzt wurde.

3. Ekso Bionics


14. Projekt „Walk Again“

Die FIFA Fußball-Weltmeisterschaft 2014 in Brasilien wurde von Juliano Pinto eröffnet, der von der Hüfte abwärts gelähmt war und das Recht erhielt, den ersten Tritt beim WM-Ball auszuführen. Möglich wurde dies durch ein von der Duke University entwickeltes Exoskelett, das direkt mit seinem Gehirn verbunden ist. Diese Veranstaltung ist Teil des „Walk Again“-Projekts, das von einem 150-köpfigen Team unter der Leitung des renommierten Neurowissenschaftlers und führenden Vertreters auf dem Gebiet der Gehirn-Maschine-Schnittstellen, Dr. Miguel Nicolelis, ins Leben gerufen wurde. Giuliano Pinto dachte einfach, er wolle den Ball treten, das Exoskelett zeichnete die Gehirnaktivität auf und aktivierte die für die Bewegung notwendigen Mechanismen.

Ein Exoskelett ist ein äußerer Rahmen, der es einer Person ermöglicht, wirklich fantastische Aktionen auszuführen: Gewichte heben, fliegen, mit hoher Geschwindigkeit laufen, riesige Sprünge machen usw. Und wenn Sie denken, dass nur die Hauptfiguren solche Geräte haben“ Ironman„oder „Avatar“, dann irren Sie sich zutiefst. Sie stehen der Menschheit seit den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts zur Verfügung; außerdem können Sie lernen, wie man ein Exoskelett mit eigenen Händen zusammenbaut! Allerdings das Wichtigste zuerst.

Exoskelett: Bekanntschaft

Heute können Sie sich ganz einfach ein Exoskelett kaufen – ähnliche Produkte werden von Ekso Bionics und Hybrid Assistive Limb (Japan), Indego (USA) und ReWalk (Israel) hergestellt. Aber nur, wenn Sie 75-120.000 Euro mehr übrig haben. In Russland werden bisher nur medizinische Exoskelette hergestellt. Sie werden von Exoathlet entworfen und hergestellt.

Das erste Exoskelett wurde bereits in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts von Wissenschaftlern der General Electric und der US-Militärkonzerne hergestellt. Es hieß Hardiman und konnte eine Last von 110 kg frei in die Luft heben. Die Person, die dieses Gerät anlegte, erfuhr dabei eine Belastung, wie beim Heben von 4,5 kg! Erst jetzt wog Hardiman selbst ganze 680 kg. Deshalb war er nicht sehr gefragt.

Alle Exoskelette werden in drei Typen unterteilt:

    vollständig robotisch;

  • für Beine.

Moderne Robosuits wiegen zwischen 5 und 30 kg und mehr. Sie sind sowohl aktiv als auch passiv (arbeiten nur auf Befehl des Bedieners). Je nach Verwendungszweck werden Exoskelette in Militär, Medizin, Industrie und Raumfahrt unterteilt. Betrachten Sie die bemerkenswertesten davon.

Die beeindruckendsten Exoskelette unserer Zeit

Natürlich wird es in naher Zukunft nicht funktionieren, solche Exoskelette mit eigenen Händen zu Hause zusammenzubauen, aber es lohnt sich, sie kennenzulernen:

  • DM (Traummaschine). Es handelt sich um ein vollautomatisches hydraulisches Exoskelett, das durch die Stimme seines Bedieners gesteuert wird. Das Gerät wiegt 21 kg und hält einer Person mit einem Gewicht von bis zu einem Zentner stand. Bisher wird es zur Rehabilitation von Patienten eingesetzt, die aufgrund von Erkrankungen des Zentralnervensystems oder anderen neuromuskulären Erkrankungen nicht gehen können. ungefähren Kosten- 7 Millionen Rubel.
  • Exo GT. Die Mission dieses Exoskeletts ist die gleiche wie die des vorherigen – es hilft Menschen mit Pathologien motorische Funktionen Beine. Die Eigenschaften ähneln denen des vorherigen, der Preis beträgt 7,5 Millionen Rubel.
  • ReWalk. Aufruf, gelähmten Menschen wieder Bewegung zu geben untere Extremitäten. Das Gerät wiegt 25 kg und kann 3 Stunden ohne Aufladen arbeiten. Das Exoskelett ist in Europa und den USA für umgerechnet 3,5 Millionen Rubel erhältlich.
  • REX. Heute kann dieses Gerät in Russland für 9 Millionen Rubel gekauft werden. Das Exoskelett ermöglicht Menschen mit Beinlähmung nicht nur selbstständiges Gehen, sondern auch die Fähigkeit zu stehen/sitzen, sich umzudrehen, Mondspaziergang zu machen, Treppen hinunterzugehen usw. REX wird über einen Joystick gesteuert und kann den ganzen Tag ohne Aufladen betrieben werden.
  • HAL (Hybrid Assistive Limb). Es gibt zwei Versionen – für Arme und für Arme/Beine/Rumpf. Diese Erfindung ermöglicht es dem Bediener, ein Gewicht zu heben, das fünfmal schwerer ist als das für eine Person zulässige Gewicht. Es wird auch zur Rehabilitation gelähmter Menschen eingesetzt. Dieses Exoskelett wiegt nur 12 kg und seine Ladung reicht für 1,0 bis 1,5 Stunden.

Wie man mit eigenen Händen ein Exoskelett herstellt: James Hacksmith Hobson

Der erste und bisher einzige Mensch, dem es gelungen ist, ein Exoskelett unter Nicht-Laborbedingungen zu entwerfen, ist der kanadische Ingenieur James Hobson. Der Erfinder baute ein Gerät zusammen, mit dem er 78 Kilogramm schwere Schlackenblöcke frei in die Luft heben kann. Sein Exoskelett arbeitet mit Pneumatikzylindern, die vom Kompressor mit Energie versorgt werden, die Steuerung des Geräts erfolgt über eine Fernbedienung.

Der Kanadier macht aus seiner Erfindung kein Geheimnis. Wie man nach seinem Beispiel ein Exoskelett mit eigenen Händen zusammenbaut, erfahren Sie auf der Website des Ingenieurs und auf seinem YouTube-Kanal. Bitte beachten Sie jedoch, dass das von einem solchen Exoskelett angehobene Gewicht ausschließlich auf der Wirbelsäule des Bedieners lastet.

Exoskelett zum Selbermachen: ein ungefähres Diagramm

Es gibt keine detaillierte Anleitung, mit der Sie ein Exoskelett problemlos zu Hause zusammenbauen können. Es ist jedoch klar, dass Folgendes erforderlich sein wird:

  • Rahmen, gekennzeichnet durch Stärke und Beweglichkeit;
  • hydraulische Kolben;
  • Druckkammern;
  • Vakuumpumpen;
  • Stromversorgung;
  • langlebige Rohre, die hohem Druck standhalten;
  • Computer für die Verwaltung;
  • Sensoren;
  • Software, mit der Sie Informationen von Sensoren senden und umwandeln können der richtige Job Ventile.

Wie diese Komposition ungefähr funktionieren wird:

  1. Eine Pumpe soll den Druck im System erhöhen, die andere soll ihn senken.
  2. Die Funktion der Ventile hängt vom Druck in den Druckkammern ab, dessen Anstieg/Abfall das System steuert.
  3. Die Position der Sensoren (entgegen der Bewegung der Gliedmaßen): sechs Arme, vier Rücken, drei Beine, zwei Füße (insgesamt mehr als 30).
  4. Die Software muss den Druck auf die Sensoren eliminieren.
  5. Sensorsignale müssen in bedingte (Informationen daraus sind nützlich, wenn der bedingungslose Sensor nicht über den Druck, den er erfährt, „spricht“) und bedingungslose Signale unterteilt werden. Die Bedingtheit/Unbedingtheit dieser Elemente kann beispielsweise durch einen Beschleunigungsmesser ermittelt werden.
  6. Die Hände des Exoskeletts haben drei Finger und sind vom Handgelenk des Bedieners getrennt, um Verletzungen vorzubeugen und zusätzliche Kraft zu verleihen.
  7. Die Stromquelle wird nach der Montage und Probeprüfung des Exoskeletts ausgewählt.

Roboteranzüge, bisher nur im Bereich der Rehabilitation, halten bereits Einzug in unser Leben. Es gibt Erfinder, die in der Lage sind, ein solches Gerät außerhalb des Labors zu bauen. Es ist durchaus möglich, dass in naher Zukunft jeder Student das Stalker-Exoskelett mit eigenen Händen zusammenbauen kann. Es lässt sich schon jetzt vorhersagen, dass solchen Systemen die Zukunft gehört.


Die Wissenschaft bringt die Entwicklung der Technologie grundlegend voran Neues level. Heute sind es immer mehr interessante Projekte, die es Ihnen ermöglichen, Technologie mithilfe der Gedankenkraft zu steuern. Bisher sind die meisten dieser Entwicklungen medizinischer Natur, aber jede von ihnen hat ein großes kommerzielles Potenzial. Ein solches wurde kürzlich von einer Gruppe Schweizer Wissenschaftler gezeigt.


Wer möchte nicht Objekte allein mit der Kraft seiner Gedanken bewegen? Wissenschaftler der Eidgenössischen Polytechnischen Schule Lausanne (EPFL) haben einen weiteren Schritt in der Entwicklung solcher Technologien gemacht. Sie entwickelten ein leichtes Exoskelett für die menschliche Hand, das in Zukunft Menschen mit schweren Verletzungen erheblich unterstützen kann behindert. Die Exklusivität der Entwicklung liegt darin, dass die Steuerung des Exoskeletts über Gehirnimpulse erfolgt.


Die Schweizer Entwicklung besteht aus mehreren wichtigen Komponenten: einem weichen EEG-Helm mit Elektroden, einer Steuereinheit mit Monitoren und fünf steckbaren Metallsehnenkabeln, die sich über den gesamten Arm einer Person erstrecken und daran befestigt werden außen Hände, wobei die Handfläche frei bleibt. Der Helm wird benötigt, um Gehirnimpulse zu fixieren. Die Steuereinheit wird auf der Brust des Patienten befestigt.


Es dauert nur wenige Minuten, das gesamte System an einer Person zu reparieren. Machen Sie ohne Hilfe von außen Dies ist immer noch schwierig, jedoch unterscheidet sich das Gerät bereits qualitativ von seinen Analoga. Außerdem, Neue Entwicklung konnte sich aus der Masse ähnlicher Geräte durch ein sehr geringes Gewicht abheben. Das Exoskelett unterstützt verschiedene Formen der Steuerung, es kann unter anderem durch Augenbewegungen, Sprachbefehle und sogar ein Smartphone gesteuert werden.

An dieser Moment Die Neuheit wurde bereits bei Patienten „eingefahren“, die zuvor schwere Verletzungen erlitten hatten Rückenmark oder einen Schlaganfall erlitten. Die Macher hoffen, dass ihre Entwicklung den Menschen im Rehabilitationsprozess helfen kann, vor allem bei der Erledigung ihrer üblichen Hausarbeiten.

Fortsetzung des Themas heute.

Wenn Sie zu denen gehören, die alle Teile von Iron Man mit großer Freude gesehen haben, müssen Sie davon begeistert gewesen sein Eisenanzug, das Tony Stark vor dem Kampf mit den Bösewichten trug. Stimmen Sie zu, es wäre schön, so einen Anzug zu haben. Abgesehen davon, dass es Sie im Handumdrehen überallhin bringen kann, zumindest für Brot, würde es Ihren Körper vor allen möglichen Schäden schützen und Ihnen übermenschliche Kräfte verleihen.

Es wird Sie wahrscheinlich nicht überraschen, dass eine leichtere Version des Iron Man-Anzugs es den Soldaten schon bald ermöglichen wird, schneller zu rennen, schwere Waffen zu tragen und sich über unwegsames Gelände zu bewegen. Gleichzeitig schützt der Anzug vor Kugeln und Bomben. Militäringenieure und private Unternehmen arbeiten seit den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts an Exoskeletten, doch erst die jüngsten Fortschritte in der Elektronik und den Materialwissenschaften haben uns der Verwirklichung dieser Idee näher gebracht als je zuvor.

Im Jahr 2010 demonstrierte der US-amerikanische Rüstungskonzern Raytheon ein experimentelles XOS 2-Exoskelett – im Wesentlichen ein Roboteranzug, der von einem menschlichen Gehirn gesteuert wird –, das ohne Anstrengung oder Hilfe das Zwei- bis Dreifache des Gewichts eines Menschen heben kann. Ein anderes Unternehmen, Trek Aerospace, entwickelt ein Exoskelett mit integriertem Jetpack, das mit 112 km/h fliegen und bewegungslos über dem Boden schweben kann. Diese und eine Reihe anderer vielversprechender Unternehmen, darunter Monster wie Lockheed Martin, bringen den Iron Man-Anzug jedes Jahr näher an die Realität.

Lesen Sie ein Interview mit dem Schöpfer des russischen Exoskeletts Stachanow.

ExoskelettXOS 2 vonRaytheon

Beachten Sie, dass nicht nur das Militär von der Entwicklung eines guten Exoskeletts profitieren wird. Eines Tages können sich Menschen mit Rückenmarksverletzungen oder degenerativen Erkrankungen, die ihre Bewegungsfähigkeit einschränken, dank Außenrahmenanzügen problemlos bewegen. Erste Versionen von Exoskeletten wie ReWalk von Argo Medical Technologies sind bereits auf den Markt gekommen und haben eine allgemeine Zulassung erhalten. Allerdings steckt das Gebiet der Exoskelette derzeit noch in den Kinderschuhen.

Welche Revolution versprechen die Exoskelette der Zukunft auf das Schlachtfeld zu bringen und? Welche technischen Hürden müssen Ingenieure und Designer überwinden, um Exoskelette wirklich praktisch zu machen? täglicher Gebrauch? Lass es uns herausfinden.

Geschichte der Exoskelettentwicklung

Krieger tragen seit jeher Rüstungen an ihren Körpern, aber die erste Idee eines Körpers mit mechanischen Muskeln tauchte 1868 in der Science-Fiction in einem der Penny-Romane von Edward Sylvester Ellis auf. Der Prairie Steamman beschrieb einen Riesen Dampfmaschine menschliche Form, die ihren Erfinder, den brillanten Johnny Brainerd, mit einer Geschwindigkeit von 96,5 km/h bewegte, als er Bullen und Indianer jagte.

Aber das ist Fantasie. Das erste echte Patent für ein Exoskelett erhielt der russische Maschinenbauingenieur Nikolai Yagn in den 1890er Jahren in Amerika. Der für seine Entwicklungen bekannte Designer lebte mehr als 20 Jahre im Ausland und patentierte ein Dutzend Ideen, die ein Exoskelett beschreiben, das es Soldaten ermöglicht, problemlos zu rennen, zu gehen und zu springen. In Wirklichkeit ist Yagn jedoch nur für die Erfindung des „Stoker's Friend“ bekannt – eines automatischen Geräts, das Dampfkessel mit Wasser versorgt.

Von N. Yagno patentiertes Exoskelett

1961, zwei Jahre nachdem Marvel Comics ihren Iron Man erdachten und Robert Heinlein Starship Troopers schrieb, beschloss das Pentagon, ihre Exosuits herzustellen. Er stellte sich die Aufgabe, einen „Servosoldaten“ zu schaffen, der als „menschliche Kapsel mit Lenkung und Servolenkung“ beschrieben wurde, die es ermöglichte, schwere Gegenstände schnell und einfach zu bewegen und den Träger außerdem vor Kugeln, giftigen Gasen und Hitze zu schützen und Strahlung. Mitte der 1960er Jahre hatte der Ingenieur Neil Meizen von der Cornell University ein 15,8 Kilogramm schweres tragbares Skelett-Exoskelett entwickelt, das „Superman Suit“ oder „Human Amplifier“ genannt wurde. Damit konnte der Benutzer mit jedem Arm 453 Kilogramm heben. Gleichzeitig hatte General Electric ein ähnliches 5,5-Meter-Gerät entwickelt, den sogenannten „Pedipulator“, der vom Bediener von innen gesteuert wurde.

Trotz dieser sehr interessanten Schritte waren sie nicht von Erfolg gekrönt. Die Kostüme erwiesen sich als unpraktisch, aber die Forschung ging weiter. In den 1980er Jahren entwickelten Wissenschaftler des Los Alamos Laboratory den Entwurf für den sogenannten „Pitman“-Anzug, ein Exoskelett für amerikanische Truppen. Das Konzept blieb jedoch bestehen Zeichenbrett. Seitdem hat die Welt mehrere weitere Entwicklungen erlebt, aber der Mangel an Materialien und Energieeinschränkungen haben es uns nicht ermöglicht, den echten Iron Man-Anzug zu sehen.

Seit Jahren sind Hersteller von Exoskeletten an den Grenzen der Technologie gescheitert. Die Computer waren zu langsam, um die Befehle zu verarbeiten, die die Anzüge in Bewegung setzten. Die Stromversorgung reichte nicht aus, um das Exoskelett ausreichend tragbar zu machen, und die elektromechanischen Antriebsmuskeln, die die Gliedmaßen bewegten, waren einfach zu schwach und schwerfällig, um „menschlich“ zu funktionieren. Der Anfang ist jedoch gemacht. Die Idee eines Exoskeletts erwies sich als zu vielversprechend, als dass sich der militärische und medizinische Bereich einfach davon trennen könnte.

Maschinenmensch

In den frühen 2000er Jahren begann der Wunsch, einen echten Iron Man-Anzug zu kreieren, irgendwohin zu führen.

Defense Advanced Development Agency (DARPA), ein Inkubator für exotische und fortgeschrittene Technologien Das Pentagon startete ein 75-Millionen-Dollar-Programm zum Bau eines Exoskeletts, das den menschlichen Körper und seine Leistung ergänzt. Die Anforderungsliste der DARPA war ziemlich ehrgeizig: Die Agentur wollte ein Fahrzeug, das es einem Soldaten ermöglicht, den ganzen Tag über unermüdlich Hunderte Kilogramm Fracht zu transportieren, große Geschütze zu tragen, für die normalerweise zwei Bediener erforderlich sind, und gegebenenfalls auch einen verwundeten Soldaten zu transportieren notwendig, vom Schlachtfeld. Gleichzeitig muss das Auto feuerfest sein und auch hoch springen können. Der DARPA-Plan wurde von vielen sofort als unmöglich angesehen.

Aber nicht alles.

Sarcos – angeführt vom Roboterbauer Steve Jacobsen, der zuvor einen 80 Tonnen schweren mechanischen Dinosaurier geschaffen hatte – kam auf die Idee Innovationssystem, bei dem Sensoren diese Signale nutzten, um eine Reihe von Ventilen zu steuern, die wiederum die Hochdruckhydraulik in den Gelenken steuerten. Mechanische Gelenke bewegten Zylinder, die durch Kabel verbunden waren, die den Sehnen nachahmten, die menschliche Muskeln verbinden. Als Ergebnis wurde das experimentelle Exoskelett XOS geboren, das einen Menschen wie ein riesiges Insekt aussehen ließ. Der Sarcos wurde schließlich von Raytheon übernommen, der die Entwicklung fortsetzte und fünf Jahre später die zweite Generation des Anzugs einführte.

Das Exoskelett XOS 2 begeisterte die Öffentlichkeit so sehr, dass das Time Magazine es 2010 in die Liste der Top 5 aufnahm.

In der Zwischenzeit haben andere Unternehmen wie Berkeley Bionics daran gearbeitet, den Energiebedarf künstlicher Prothesen zu reduzieren, damit das Exoskelett lange genug hält, um praktikabel zu sein. Eines der Projekte der 2000er Jahre, Human Load Carrier (HULC), konnte bis zu 20 Stunden ohne Aufladen arbeiten. Nach und nach wurden Fortschritte gemacht.

HAL-Exoskelett

Bis zum Ende des Jahrzehnts Japanisches Unternehmen Cyberdyne hat einen HAL-Roboteranzug entwickelt, der in seinem Design noch unglaublicher ist. Anstatt sich auf die Muskelkontraktionen menschlicher Bediener zu verlassen, arbeitete HAL an Sensoren, die lesen elektrische Signale Gehirn des Bedieners. Theoretisch könnte ein HAL-5-basiertes Exoskelett es dem Benutzer ermöglichen, alles zu tun, was er will, indem er nur darüber nachdenkt, ohne einen einzigen Muskel zu bewegen. Doch vorerst sind diese Exoskelette ein Projekt der Zukunft. Und sie haben ihre eigenen Probleme. Beispielsweise haben bisher nur wenige Exoskelette eine öffentliche Zulassung erhalten. Der Rest wird noch getestet.

Entwicklungsprobleme

Bis 2010 führte das DARPA-Projekt zur Entwicklung von Exoskeletten zu einigen Ergebnissen. Derzeit können fortschrittliche Exoskelettsysteme mit einem Gewicht von bis zu 20 Kilogramm weniger als 100 Kilogramm heben. Nutzlast praktisch ohne Bedieneraufwand. Gleichzeitig sind die neuesten Exoskelette leiser als ein Bürodrucker, können sich mit einer Geschwindigkeit von 16 km/h bewegen, hocken und springen.

Vor nicht allzu langer Zeit präsentierte einer der Auftragnehmer der Verteidigungsbehörde, Lockheed Martin, sein Exoskelett zum Gewichtheben. Das sogenannte „passive Exoskelett“ für Werftarbeiter überträgt die Last einfach auf die am Boden stehenden Beine des Exoskeletts.

Der Unterschied zwischen modernen Exoskeletten und solchen, die in den 60er Jahren entwickelt wurden, besteht darin, dass sie mit Sensoren und GPS-Empfängern ausgestattet sind. Dadurch wird der Einsatz im militärischen Bereich noch weiter erhöht. Soldaten könnten durch den Einsatz solcher Exoskelette viele Vorteile erzielen, von der präzisen Geolokalisierung bis hin zu zusätzlichen Superkräften. DARPA entwickelt außerdem automatisierte Gewebe, die in Exoskeletten zur Überwachung von Herz- und Atemzuständen eingesetzt werden könnten.

Wenn sich die amerikanische Industrie weiterhin auf diese Weise bewegt, wird es sehr bald solche geben, die sich nicht nur „schneller, höher, stärker“ bewegen können, sondern auch mehrere hundert zusätzliche Nutzlasten transportieren können. Allerdings wird es noch mindestens ein paar Jahre dauern, bis es wirklich so weit ist. Eisenmänner' wird ins Spiel kommen.

Wie so oft können die Entwicklungen militärischer Behörden (denken Sie zum Beispiel an das Internet) in Friedenszeiten von großem Nutzen sein, da die Technologie schließlich zum Einsatz kommt und den Menschen hilft. Menschen mit Rückenmarksverletzungen und Muskelschwund, die an einer vollständigen oder teilweisen Lähmung leiden, können ein erfüllteres Leben führen. Berkeley Bionics testet beispielsweise eLegs, ein batteriebetriebenes Exoskelett, das es einer Person ermöglicht, über längere Zeiträume zu gehen, zu sitzen oder einfach zu stehen.

Eines ist sicher: Der Entwicklungsprozess des Exoskeletts begann zu Beginn dieses Jahrhunderts (nennen wir es die zweite Welle), und wie er enden wird, wird sehr, sehr bald bekannt sein. Technologien stehen nie still, und wenn Ingenieure etwas in Angriff nehmen, bringen sie diese Angelegenheit zu ihrem logischen Ende.

Ein Exoskelett ist ein äußerer Rahmen, der es einer Person ermöglicht, wirklich fantastische Aktionen auszuführen: Gewichte heben, fliegen, mit hoher Geschwindigkeit laufen, riesige Sprünge machen usw. Und wenn Sie denken, dass nur die Hauptfiguren von „Iron Man“ oder „Avatar“ über solche Geräte verfügen, dann irren Sie sich zutiefst. Sie stehen der Menschheit seit den 60er Jahren zur Verfügung. letztes Jahrhundert; Darüber hinaus können Sie lernen, wie Sie mit Ihren eigenen Händen ein Exoskelett zusammenbauen! Allerdings das Wichtigste zuerst.

Exoskelett: Bekanntschaft

Heute können Sie sich ganz einfach ein Exoskelett kaufen – ähnliche Produkte werden von Ekso Bionics und Hybrid Assistive Limb (Japan), Indego (USA) und ReWalk (Israel) hergestellt. Aber nur, wenn Sie 75-120.000 Euro mehr übrig haben. In Russland werden bisher nur medizinische Exoskelette hergestellt. Sie werden von Exoathlet entworfen und hergestellt.

Das erste Exoskelett wurde bereits in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts von Wissenschaftlern der General Electric und der US-Militärkonzerne hergestellt. Es hieß Hardiman und konnte eine Last von 110 kg frei in die Luft heben. Die Person, die dieses Gerät anlegte, erfuhr dabei eine Belastung, wie beim Heben von 4,5 kg! Erst jetzt wog Hardiman selbst ganze 680 kg. Deshalb war er nicht sehr gefragt.

Alle Exoskelette werden in drei Typen unterteilt:

    vollständig robotisch;

  • für Beine.

Moderne Robosuits wiegen zwischen 5 und 30 kg und mehr. Sie sind sowohl aktiv als auch passiv (arbeiten nur auf Befehl des Bedieners). Je nach Verwendungszweck werden Exoskelette in Militär, Medizin, Industrie und Raumfahrt unterteilt. Betrachten Sie die bemerkenswertesten davon.

Die beeindruckendsten Exoskelette unserer Zeit

Natürlich wird es in naher Zukunft nicht funktionieren, solche Exoskelette mit eigenen Händen zu Hause zusammenzubauen, aber es lohnt sich, sie kennenzulernen:

  • DM (Traummaschine). Es handelt sich um ein vollautomatisches hydraulisches Exoskelett, das durch die Stimme seines Bedieners gesteuert wird. Das Gerät wiegt 21 kg und hält einer Person mit einem Gewicht von bis zu einem Zentner stand. Bisher wird es zur Rehabilitation von Patienten eingesetzt, die aufgrund von Erkrankungen des Zentralnervensystems oder anderen neuromuskulären Erkrankungen nicht gehen können. Die ungefähren Kosten betragen 7 Millionen Rubel.
  • Exo GT. Die Mission dieses Exoskeletts ist die gleiche wie beim vorherigen: Es hilft Menschen mit Erkrankungen der motorischen Funktionen der Beine. Die Eigenschaften ähneln denen des vorherigen, der Preis beträgt 7,5 Millionen Rubel.
  • ReWalk. Es soll Menschen mit Lähmungen der unteren Extremitäten wieder Bewegung verschaffen. Das Gerät wiegt 25 kg und kann 3 Stunden ohne Aufladen arbeiten. Das Exoskelett ist in Europa und den USA für umgerechnet 3,5 Millionen Rubel erhältlich.
  • REX. Heute kann dieses Gerät in Russland für 9 Millionen Rubel gekauft werden. Das Exoskelett ermöglicht Menschen mit Beinlähmung nicht nur selbstständiges Gehen, sondern auch die Fähigkeit zu stehen/sitzen, sich umzudrehen, Mondspaziergang zu machen, Treppen hinunterzugehen usw. REX wird über einen Joystick gesteuert und kann den ganzen Tag ohne Aufladen betrieben werden.
  • HAL (Hybrid Assistive Limb). Es gibt zwei Versionen – für Arme und für Arme/Beine/Rumpf. Diese Erfindung ermöglicht es dem Bediener, ein Gewicht zu heben, das fünfmal schwerer ist als das für eine Person zulässige Gewicht. Es wird auch zur Rehabilitation gelähmter Menschen eingesetzt. Dieses Exoskelett wiegt nur 12 kg und seine Ladung reicht für 1,0 bis 1,5 Stunden.

Wie man mit eigenen Händen ein Exoskelett herstellt: James Hacksmith Hobson

Der erste und bisher einzige Mensch, dem es gelungen ist, ein Exoskelett unter Nicht-Laborbedingungen zu entwerfen, ist der kanadische Ingenieur James Hobson. Der Erfinder baute ein Gerät zusammen, mit dem er 78 Kilogramm schwere Schlackenblöcke frei in die Luft heben kann. Sein Exoskelett arbeitet mit Pneumatikzylindern, die vom Kompressor mit Energie versorgt werden, die Steuerung des Geräts erfolgt über eine Fernbedienung.

Der Kanadier macht aus seiner Erfindung kein Geheimnis. Wie man nach seinem Beispiel ein Exoskelett mit eigenen Händen zusammenbaut, erfahren Sie auf der Website des Ingenieurs und auf seinem YouTube-Kanal. Bitte beachten Sie jedoch, dass das von einem solchen Exoskelett angehobene Gewicht ausschließlich auf der Wirbelsäule des Bedieners lastet.

Exoskelett zum Selbermachen: ein ungefähres Diagramm

Es gibt keine detaillierte Anleitung, mit der Sie ein Exoskelett problemlos zu Hause zusammenbauen können. Es ist jedoch klar, dass Folgendes erforderlich sein wird:

  • Rahmen, gekennzeichnet durch Stärke und Beweglichkeit;
  • hydraulische Kolben;
  • Druckkammern;
  • Vakuumpumpen;
  • Stromversorgung;
  • langlebige Rohre, die hohem Druck standhalten;
  • Computer für die Verwaltung;
  • Sensoren;
  • Software, mit der Sie Informationen von Sensoren für den gewünschten Betrieb der Ventile senden und umwandeln können.

Wie diese Komposition ungefähr funktionieren wird:

  1. Eine Pumpe soll den Druck im System erhöhen, die andere soll ihn senken.
  2. Die Funktion der Ventile hängt vom Druck in den Druckkammern ab, dessen Anstieg/Abfall das System steuert.
  3. Die Position der Sensoren (entgegen der Bewegung der Gliedmaßen): sechs Arme, vier Rücken, drei Beine, zwei Füße (insgesamt mehr als 30).
  4. Die Software muss den Druck auf die Sensoren eliminieren.
  5. Sensorsignale müssen in bedingte (Informationen daraus sind nützlich, wenn der bedingungslose Sensor nicht über den Druck, den er erfährt, „spricht“) und bedingungslose Signale unterteilt werden. Die Bedingtheit/Unbedingtheit dieser Elemente kann beispielsweise durch einen Beschleunigungsmesser ermittelt werden.
  6. Die Hände des Exoskeletts haben drei Finger und sind vom Handgelenk des Bedieners getrennt, um Verletzungen vorzubeugen und zusätzliche Kraft zu verleihen.
  7. Die Stromquelle wird nach der Montage und Probeprüfung des Exoskeletts ausgewählt.

Bisher nur im Bereich der Rehabilitation beginnen sie bereits Einzug in unser Leben zu halten. Es gibt Erfinder, die in der Lage sind, ein solches Gerät außerhalb des Labors zu bauen. Es ist durchaus möglich, dass in naher Zukunft jeder Student das Stalker-Exoskelett mit eigenen Händen zusammenbauen kann. Es lässt sich schon jetzt vorhersagen, dass solchen Systemen die Zukunft gehört.