Σχέδια εξωσκελετών. Πώς λειτουργούν οι εξωσκελετές; DIY εξωσκελετός: πρόχειρο διάγραμμα

Οι εξωσκελετές βοηθούν τους παράλυτους να περπατήσουν, κάνουν τη σκληρή δουλειά εύκολη, προστατεύουν τους στρατιώτες στο πεδίο της μάχης και μας δίνουν υπερδυνάμεις.

1. Activelink Power Loader

Ονομάστηκε από τον διάσημο εξωσκελετό από την ταινία Aliens, το Activelink Power Loader έχει σχεδιαστεί για να ελαφρύνει τα βαριά χειρωνακτική εργασίαιδιοκτήτης, ανεξάρτητα από την ηλικία, το φύλο και τη διάπλασή του, και στοχεύει στη «δημιουργία μιας κοινωνίας χωρίς περιορισμούς» σύμφωνα με το δελτίο τύπου της Activelink, θυγατρική εταιρείαδιάσημος Ιάπωνας κατασκευαστής ηλεκτρονικών Panasonic.

2. HAL

Το HAL (Hybrid Assistive Limb) είναι ένας μηχανικός εξωσκελετός από την Ιαπωνία που αναπτύχθηκε από την Cyberdine Inc. (ναι, ακριβώς όπως εκείνοι οι τύποι που τα ξεκίνησαν όλα στο Terminator), δημιουργήθηκε ως πρωτότυπο το 1997 και τώρα χρησιμοποιείται σε νοσοκομεία της Ιαπωνίας για να βοηθήσει βαριά άρρωστους ασθενείς στις καθημερινές τους δραστηριότητες. Είναι επίσης γνωστό ότι το HAL χρησιμοποιήθηκε από Ιάπωνες εργάτες κατασκευών και ακόμη και διασώστες κατά την εκκαθάριση του ατυχήματος της Fukushima-1 το 2011.

3. Ekso Bionics

14. Έργο "Walk Again"

Το Παγκόσμιο Κύπελλο Ποδοσφαίρου 2014 στη Βραζιλία άνοιξε ο Χουλιάνο Πίντο, ο οποίος έμεινε παράλυτος από τη μέση και κάτω και του δόθηκε το δικαίωμα να κλωτσήσει πρώτος την μπάλα του Παγκοσμίου Κυπέλλου. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη σε έναν εξωσκελετό συνδεδεμένο απευθείας με τον εγκέφαλό του, που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Duke. Αυτή η εκδήλωση είναι μέρος του έργου Walk Again, που δημιουργήθηκε από μια ομάδα 150 ατόμων με επικεφαλής τον διάσημο νευρολόγο και κορυφαίο πρόσωπο στον τομέα των διεπαφών εγκεφάλου-μηχανής, τον Dr. Miguel Nicolelis. Ο Juliano Pinto απλά σκέφτηκε ότι ήθελε να κλωτσήσει την μπάλα, ο εξωσκελετός κατέγραψε την εγκεφαλική δραστηριότητα και ενεργοποίησε τους απαραίτητους μηχανισμούς για την κίνηση.

Ένας εξωσκελετός είναι ένα εξωτερικό πλαίσιο που επιτρέπει σε ένα άτομο να εκτελεί πραγματικά φανταστικές ενέργειες: να σηκώνει βάρη, να πετάει, να τρέχει με μεγάλη ταχύτητα, να κάνει γιγάντια άλματα κ.λπ. Και αν νομίζετε ότι μόνο οι κύριοι χαρακτήρες έχουν τέτοιες συσκευές» Σιδερένιος Άνθρωπος" ή "Avatar", τότε κάνετε βαθύτατα λάθος. Είναι διαθέσιμα στην ανθρωπότητα από τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα· επιπλέον, μπορείτε να μάθετε πώς να συναρμολογείτε έναν εξωσκελετό με τα χέρια σας! Ωστόσο, πρώτα πρώτα.

Εξωσκελετός: εισαγωγή

Σήμερα μπορείτε εύκολα να αγοράσετε έναν εξωσκελετό - παρόμοια προϊόντα παράγονται από την Ekso Bionics και Hybrid Assistive Limb (Ιαπωνία), Indego (ΗΠΑ), ReWalk (Ισραήλ). Αλλά μόνο αν έχεις επιπλέον 75-120 χιλιάδες ευρώ. Στη Ρωσία, επί του παρόντος παράγονται μόνο ιατρικοί εξωσκελετές. Σχεδιάζονται και παράγονται από την εταιρεία Exoatlet.

Επιστήμονες από την General Electric και τις στρατιωτικές εταιρείες των Ηνωμένων Πολιτειών έφτιαξαν τον πρώτο εξωσκελετό με τα χέρια τους στη δεκαετία του εξήντα του περασμένου αιώνα. Ονομαζόταν Hardiman και μπορούσε ελεύθερα να σηκώσει στον αέρα μέγιστο φορτίο 110 κιλών. Το άτομο που φόρεσε αυτή τη συσκευή αντιμετώπισε ένα φορτίο στη διαδικασία, σαν να σήκωνε 4,5 κιλά! Μόνο ο ίδιος ο Χάρντιμαν ζύγιζε και τα 680 κιλά. Γι' αυτό δεν είχε μεγάλη ζήτηση.

Όλοι οι εξωσκελετές χωρίζονται σε τρεις τύπους:

πλήρως ρομποτικό?

για τα πόδια.

Οι σύγχρονες ρομποτικές στολές ζυγίζουν από 5 έως 30 ή περισσότερα κιλά. Μπορούν να είναι είτε ενεργά είτε παθητικά (λειτουργούν μόνο με εντολή του χειριστή). Σύμφωνα με τον σκοπό τους, οι εξωσκελετές χωρίζονται σε στρατιωτικούς, ιατρικούς, βιομηχανικούς και διαστημικούς. Ας δούμε τα πιο αξιόλογα από αυτά.

Οι πιο εντυπωσιακοί εξωσκελετές της εποχής μας

Φυσικά, δεν θα είναι δυνατό να συναρμολογήσετε τέτοιους εξωσκελετούς με τα χέρια σας στο σπίτι στο εγγύς μέλλον, αλλά αξίζει να τους γνωρίσετε:

DM (Dream machine). Πρόκειται για έναν πλήρως αυτόματο υδραυλικό εξωσκελετό που ελέγχεται από τη φωνή του χειριστή του. Η συσκευή ζυγίζει 21 κιλά και μπορεί να υποστηρίξει άτομο που ζυγίζει έως και εκατό βάρος. Μέχρι στιγμής χρησιμοποιείται για την αποκατάσταση ασθενών που δεν μπορούν να περπατήσουν λόγω παθήσεων του κεντρικού νευρικού συστήματος ή άλλων νευρομυϊκών παθήσεων. κατά προσέγγιση κόστος- 7 εκατομμύρια ρούβλια.
Exo GT. Η αποστολή αυτού του εξωσκελετού είναι η ίδια με την προηγούμενη - βοηθά άτομα με παθολογίες κινητικές λειτουργίεςπόδια Τα χαρακτηριστικά είναι παρόμοια με το προηγούμενο, η τιμή είναι 7,5 εκατομμύρια ρούβλια.
ReWalk. Καλούνται να δώσουμε για άλλη μια φορά κίνηση σε άτομα με παράλυση κάτω άκρα. Η συσκευή ζυγίζει 25 κιλά και μπορεί να λειτουργήσει χωρίς επαναφόρτιση για 3 ώρες. Ο εξωσκελετός είναι διαθέσιμος στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ για ποσό που ισοδυναμεί με 3,5 εκατομμύρια ρούβλια.
ΒΑΣΙΛΙΑΣ. Σήμερα αυτή η συσκευή μπορεί να αγοραστεί στη Ρωσία για 9 εκατομμύρια ρούβλια. Ο εξωσκελετός δίνει στα άτομα με παράλυση του ποδιού όχι μόνο ανεξάρτητο περπάτημα, αλλά και την ικανότητα να σηκώνονται/καθίσουν, να γυρίζουν γύρω, να περπατούν στο φεγγάρι, να κατεβαίνουν σκάλες κ.λπ. Το REX ελέγχεται από ένα joystick και μπορεί να λειτουργήσει χωρίς επαναφόρτιση όλη την ημέρα.
HAL (Hybrid Assistive Limb). Υπάρχουν δύο εκδόσεις - για χέρια και για χέρια/πόδια/κορμό. Αυτή η εφεύρεση επιτρέπει στον χειριστή να σηκώσει ένα βάρος 5 φορές βαρύτερο από το όριο για ένα άτομο. Χρησιμοποιείται επίσης για την αποκατάσταση παράλυτων ατόμων. Αυτός ο εξωσκελετός ζυγίζει μόνο 12 κιλά και η φόρτισή του διαρκεί 1,0-1,5 ώρες.

Πώς να φτιάξετε τον δικό σας εξωσκελετό: James Hacksmith Hobson

Ο πρώτος και μέχρι στιγμής μοναδικός άνθρωπος που κατάφερε να κατασκευάσει έναν εξωσκελετό έξω από το εργαστήριο είναι ο Καναδός μηχανικός Τζέιμς Χόμπσον. Ο εφευρέτης έχει συναρμολογήσει μια συσκευή που του επιτρέπει να σηκώνει ελεύθερα τούβλα 78 κιλών στον αέρα. Ο εξωσκελετός του λειτουργεί σε πνευματικούς κυλίνδρους, οι οποίοι τροφοδοτούνται με ενέργεια από συμπιεστή και η συσκευή ελέγχεται με τηλεχειριστήριο.

Ο Καναδός δεν κρατά μυστική την εφεύρεσή του. Μπορείτε να μάθετε πώς να συναρμολογείτε έναν εξωσκελετό με τα χέρια σας ακολουθώντας το παράδειγμά του στον ιστότοπο του μηχανικού και στο κανάλι του στο YouTube. Ωστόσο, έχετε κατά νου ότι το βάρος που σηκώνεται από έναν τέτοιο εξωσκελετό στηρίζεται αποκλειστικά στη σπονδυλική στήλη του χειριστή.

DIY εξωσκελετός: πρόχειρο διάγραμμα

Δεν υπάρχουν αναλυτικές οδηγίες για την εύκολη συναρμολόγηση του εξωσκελετού στο σπίτι. Ωστόσο, είναι σαφές ότι θα απαιτήσει:

πλαίσιο, που χαρακτηρίζεται από δύναμη και κινητικότητα.
υδραυλικά έμβολα?
θάλαμοι πίεσης?
αντλίες κενού?
παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;
ανθεκτικοί σωλήνες που μπορούν να αντέξουν την υψηλή πίεση.
υπολογιστής για έλεγχο?
Αισθητήρες;
λογισμικό που σας επιτρέπει να στέλνετε και να μετατρέπετε πληροφορίες από αισθητήρες για απαιτούμενη εργασίαβαλβίδες

Πώς θα λειτουργήσει κατά προσέγγιση αυτή η σύνθεση:

Η μία αντλία πρέπει να αυξήσει την πίεση στο σύστημα, η άλλη πρέπει να τη μειώσει.
Η λειτουργία των βαλβίδων εξαρτάται από την πίεση στους θαλάμους πίεσης, η αύξηση/μείωση της οποίας θα ελέγχει το σύστημα.
Διάταξη αισθητήρων (κατά την κίνηση των άκρων): έξι - χέρια, τέσσερα - πλάτη, τρία - πόδια, δύο πόδια (πάνω από 30 συνολικά).
Το λογισμικό υπολογιστή θα πρέπει να εξαλείφει την πίεση στους αισθητήρες.
Τα σήματα αισθητήρων πρέπει να χωρίζονται σε υπό όρους (οι πληροφορίες από αυτά είναι χρήσιμες εάν ο άνευ όρων αισθητήρας δεν «μιλάει» για την πίεση που υφίσταται) και άνευ όρων. Η υπό όρους/ανεξαρτησία αυτών των στοιχείων μπορεί να προσδιοριστεί, για παράδειγμα, από ένα επιταχυνσιόμετρο.
Τα χέρια του εξωσκελετού είναι με τρία δάχτυλα, χωρίζονται από τον καρπό του χειριστή, για την αποφυγή τραυματισμού και την παροχή πρόσθετης δύναμης.
Η πηγή ενέργειας επιλέγεται μετά τη συναρμολόγηση και τη δοκιμαστική δοκιμή του εξωσκελετού.

Τα ρομποτικά κοστούμια, μέχρι στιγμής μόνο στον τομέα της αποκατάστασης, έχουν ήδη αρχίσει να μπαίνουν στη ζωή μας. Εμφανίζονται εφευρέτες που είναι σε θέση να κατασκευάσουν μια τέτοια συσκευή εκτός εργαστηρίου. Είναι πολύ πιθανό ότι στο εγγύς μέλλον οποιοσδήποτε μαθητής θα μπορεί να συναρμολογήσει έναν εξωσκελετό Stalker με τα χέρια του. Είναι ήδη δυνατό να προβλεφθεί ότι τέτοια συστήματα είναι το μέλλον.

Η επιστήμη φέρνει την ανάπτυξη της τεχνολογίας σε ένα θεμελιωδώς νέο επίπεδο. Σήμερα είναι όλο και περισσότεροι ενδιαφέροντα έργα, που σας επιτρέπουν να ελέγχετε τον εξοπλισμό χρησιμοποιώντας τη δύναμη της σκέψης. Μέχρι στιγμής, οι περισσότερες από αυτές τις εξελίξεις είναι ιατρικής φύσης, αλλά καθεμία από αυτές έχει τεράστιες εμπορικές δυνατότητες. Ένα τέτοιο έδειξε πρόσφατα μια ομάδα Ελβετών επιστημόνων.

Ποιος δεν θα ήθελε να μετακινήσει αντικείμενα χρησιμοποιώντας μόνο τη δύναμη των σκέψεών του; Επιστήμονες από την École Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) έκαναν ένα ακόμη βήμα προς την ανάπτυξη τέτοιων τεχνολογιών. Ανέπτυξαν έναν ελαφρύ εξωσκελετό για το ανθρώπινο χέρι, ο οποίος στο μέλλον μπορεί να προσφέρει σημαντική βοήθεια σε άτομα με αναπηρίες. Η μοναδικότητα της ανάπτυξης έγκειται στο γεγονός ότι ο εξωσκελετός ελέγχεται χρησιμοποιώντας εγκεφαλικές παρορμήσεις.

Η ελβετική ανάπτυξη αποτελείται από πολλά σημαντικά στοιχεία: ένα μαλακό κράνος EEG με ηλεκτρόδια, μια μονάδα ελέγχου με οθόνες και πέντε συνδεδεμένα μεταλλικά καλώδια τένοντα που εκτείνονται κατά μήκος ολόκληρου του ανθρώπινου βραχίονα και συνδέονται με εξω αποχέρια, αφήνοντας την παλάμη ελεύθερη. Το κράνος είναι απαραίτητο για την καταγραφή των εγκεφαλικών παρορμήσεων. Η μονάδα ελέγχου είναι στερεωμένη στο στήθος του ασθενούς.

Χρειάζονται μόνο λίγα λεπτά για να συνδέσετε ολόκληρο αυτό το σύστημα σε ένα άτομο. Κάνω χωρίς εξωτερική βοήθειαΑυτό είναι ακόμα δύσκολο, ωστόσο, η συσκευή είναι ήδη ποιοτικά διαφορετική από τα ανάλογα της. Εκτός, νέα εξέλιξηΜπόρεσε να ξεχωρίσει από το πλήθος παρόμοιων συσκευών και επειδή είναι πολύ ελαφρύ σε βάρος. Ο εξωσκελετός υποστηρίζει διάφορες μορφές ελέγχου· μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας κινήσεις των ματιών, φωνητικές εντολές, ακόμη και smartphone.

Επί αυτή τη στιγμήτο νέο προϊόν έχει ήδη δοκιμαστεί σε ασθενείς που είχαν προηγουμένως υποστεί σοβαρούς τραυματισμούς νωτιαίος μυελόςή είχατε εγκεφαλικό. Οι δημιουργοί ελπίζουν ότι η ανάπτυξή τους θα μπορέσει να βοηθήσει τους ανθρώπους στη διαδικασία αποκατάστασης, κυρίως όταν εκτελούν συνήθεις δουλειές του σπιτιού.

Συνέχεια του θέματος σήμερα.

Αν είστε από αυτούς που παρακολούθησαν όλα τα μέρη του Iron Man με μεγάλη χαρά, μάλλον ενθουσιαστήκατε σιδερένιο κοστούμι, που φορούσε ο Tony Stark πριν πολεμήσει τους κακούς. Συμφωνώ, θα ήταν ωραίο να είχα ένα τέτοιο κοστούμι. Εκτός από την ικανότητα να σε πάει παντού εν ριπή οφθαλμού, ακόμη και για ψωμί, θα προστατεύει το σώμα σου από κάθε είδους ζημιά και θα δίνει υπεράνθρωπη δύναμη.

Πιθανότατα δεν θα σας εκπλήξει ότι πολύ σύντομα, μια ελαφρύτερη έκδοση της στολής Iron Man θα επιτρέψει στους στρατιώτες να τρέχουν πιο γρήγορα, να φέρουν βαρύτερα όπλα και να πλοηγούνται σε ανώμαλο έδαφος. Ταυτόχρονα, η στολή θα τους προστατεύει από σφαίρες και βόμβες. Στρατιωτικοί μηχανικοί και ιδιωτικές εταιρείες εργάζονται σε εξωσκελετούς από τη δεκαετία του 1960, αλλά μόνο οι πρόσφατες εξελίξεις στην επιστήμη των ηλεκτρονικών και των υλικών μας έχουν φέρει πιο κοντά στην υλοποίηση αυτής της ιδέας από ποτέ.

Το 2010, ο αμυντικός εργολάβος των ΗΠΑ Raytheon έδειξε έναν πειραματικό εξωσκελετό που ονομάζεται XOS 2 - ουσιαστικά μια ρομποτική στολή που ελέγχεται από τον ανθρώπινο εγκέφαλο - που θα μπορούσε να σηκώσει δύο έως τρεις φορές το βάρος ενός ανθρώπου χωρίς καμία προσπάθεια ή βοήθεια. Μια άλλη εταιρεία, η Trek Aerospace, αναπτύσσει έναν εξωσκελετό με ενσωματωμένο jetpack που μπορεί να πετά με ταχύτητες 112 km/h και να αιωρείται ακίνητος πάνω από το έδαφος. Αυτές και μια σειρά από άλλες πολλά υποσχόμενες εταιρείες, συμπεριλαμβανομένων τεράτων όπως η Lockheed Martin, φέρνουν το κοστούμι του Iron Man πιο κοντά στην πραγματικότητα κάθε χρόνο.

Διαβάστε τη συνέντευξη με τον δημιουργό του ρωσικού εξωσκελετού Σταχάνοφ.

ΕξωσκελετόςXOS 2 απόRaytheon

Σημειώστε ότι όχι μόνο οι στρατιωτικοί θα επωφεληθούν από την ανάπτυξη ενός καλού εξωσκελετού. Κάποια μέρα, άτομα με τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού ή εκφυλιστικές ασθένειες που περιορίζουν την κινητικότητα θα μπορούν να μετακινούνται εύκολα χάρη στις εξωτερικές στολές σκελετού. Οι πρώτες εκδόσεις εξωσκελετών, όπως το ReWalk από την Argo Medical Technologies, έχουν ήδη μπει στην αγορά και έχουν λάβει ευρεία έγκριση. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, ο τομέας των εξωσκελετών βρίσκεται ακόμη στα σπάργανα.

Ποια επανάσταση υπόσχονται να φέρουν στο πεδίο της μάχης οι μελλοντικοί εξωσκελετές; Ποια τεχνικά εμπόδια πρέπει να ξεπεράσουν οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές για να κάνουν τους εξωσκελετούς πραγματικά πρακτικούς; καθημερινή χρήση? Ας το καταλάβουμε.

Ιστορία της ανάπτυξης των εξωσκελετών

Οι πολεμιστές φορούσαν πανοπλίες στο σώμα τους από αμνημονεύτων χρόνων, αλλά η πρώτη ιδέα ενός σώματος με μηχανικούς μύες εμφανίστηκε στην επιστημονική φαντασία το 1868, σε ένα από τα μυθιστορήματα του Edward Sylvester Ellis. Το βιβλίο «Steam Man of the Prairies» περιέγραφε έναν γίγαντα ατμομηχανήανθρώπινης μορφής, που κινούσε τον εφευρέτη του, τον πανέξυπνο Τζόνι Μπρέινερντ, με ταχύτητα 96,5 χλμ/ώρα όταν κυνηγούσε ταύρους και Ινδούς.

Αλλά αυτό είναι φανταστικό. Το πρώτο πραγματικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για έναν εξωσκελετό ελήφθη από τον Ρώσο μηχανολόγο μηχανικό Nikolai Yagn τη δεκαετία του 1890 στην Αμερική. Ο σχεδιαστής, γνωστός για τις εξελίξεις του, έζησε στο εξωτερικό για περισσότερα από 20 χρόνια και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας δώδεκα ιδέες που περιγράφουν έναν εξωσκελετό που επιτρέπει στους στρατιώτες να τρέχουν, να περπατούν και να πηδούν με ευκολία. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, ο Yagn είναι γνωστός μόνο για τη δημιουργία του "Stoker's Friend" - μιας αυτόματης συσκευής που παρέχει νερό σε λέβητες ατμού.

Εξωσκελετός πατενταρισμένος από τον N. Yagn

Μέχρι το 1961, δύο χρόνια αφότου η Marvel Comics δημιούργησε τον Iron Man και ο Robert Heinlein έγραψε το Starship Troopers, το Πεντάγωνο αποφάσισε να φτιάξει τις δικές του εξωφόρμες. Ξεκίνησε να δημιουργήσει έναν «σερβο-στρατιώτη», ο οποίος περιγράφηκε ως «ανθρώπινη κάψουλα εξοπλισμένη με τιμόνι και ενισχυτές» που επέτρεπε τη γρήγορη και εύκολη μετακίνηση βαρέων αντικειμένων, καθώς και την προστασία του χρήστη από σφαίρες, δηλητηριώδη αέρια, θερμότητα. και ακτινοβολία. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960, ο μηχανικός του Πανεπιστημίου Cornell Neil Meisen είχε αναπτύξει έναν φορητό εξωσκελετό 15,8 κιλών, που ονομάστηκε «superman suit» ή «human ενισχυτής». Επέτρεπε στον χρήστη να σηκώσει 453 κιλά με κάθε χέρι. Την ίδια στιγμή, η General Electric είχε αναπτύξει μια παρόμοια συσκευή 5,5 μέτρων, το λεγόμενο «pedipulator», το οποίο ελεγχόταν από έναν χειριστή από το εσωτερικό.

Παρά τα πολύ ενδιαφέροντα αυτά βήματα, δεν στέφθηκαν με επιτυχία. Τα κοστούμια αποδείχθηκαν μη πρακτικά, αλλά η έρευνα συνεχίστηκε. Στη δεκαετία του 1980, επιστήμονες στο εργαστήριο του Λος Άλαμος δημιούργησαν ένα σχέδιο για το λεγόμενο κοστούμι Pitman, έναν εξωσκελετό για χρήση από τα αμερικανικά στρατεύματα. Ωστόσο, η ιδέα παρέμεινε μόνο πίνακας ζωγραφικής. Έκτοτε, ο κόσμος έχει δει αρκετές ακόμη εξελίξεις, αλλά η έλλειψη υλικών και οι περιορισμοί ενέργειας δεν μας επέτρεψαν να δούμε το πραγματικό κοστούμι του Iron Man.

Για χρόνια, οι κατασκευαστές εξωσκελετών εμποδίζονταν από τα όρια της τεχνολογίας. Οι υπολογιστές ήταν πολύ αργοί για να επεξεργαστούν τις εντολές που τροφοδοτούσαν τα κοστούμια. Δεν υπήρχε αρκετό τροφοδοτικό για να γίνει ο εξωσκελετός αρκετά φορητός και οι ηλεκτρομηχανικοί μύες ενεργοποιητή που κινούσαν τα άκρα ήταν απλώς πολύ αδύναμοι και ογκώδεις για να λειτουργήσουν με «ανθρώπινο» τρόπο. Ωστόσο, είχε γίνει μια αρχή. Η ιδέα ενός εξωσκελετού αποδείχθηκε πολύ υποσχόμενη για τον στρατιωτικό και ιατρικό τομέα για να τον αποχωριστεί απλώς.

Άνθρωπος-μηχανή

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η αναζήτηση για τη δημιουργία ενός πραγματικού κοστουμιού Iron Man άρχισε να φτάνει κάπου.

Defense Advanced Research Projects Agency DARPA, θερμοκοιτίδα εξωτικών και προηγμένες τεχνολογίεςΤο Πεντάγωνο ξεκίνησε ένα πρόγραμμα 75 εκατομμυρίων δολαρίων για τη δημιουργία ενός εξωσκελετού που θα ενισχύσει το ανθρώπινο σώμα και τις επιδόσεις του. Η λίστα των απαιτήσεων της DARPA ήταν αρκετά φιλόδοξη: η υπηρεσία ήθελε ένα όχημα που θα επέτρεπε σε έναν στρατιώτη να μεταφέρει ακούραστα εκατοντάδες κιλά φορτίου για μέρες, να υποστηρίζει μεγάλα όπλα που απαιτούν συνήθως δύο χειριστές και να μπορεί να μεταφέρει έναν τραυματισμένο στρατιώτη από το πεδίο μάχης αν χρειαστεί. Σε αυτή την περίπτωση, το αυτοκίνητο πρέπει να είναι άτρωτο στη φωτιά και επίσης να πηδήξει ψηλά. Πολλοί θεώρησαν αμέσως το σχέδιο της DARPA ανέφικτο.

Αλλά όχι όλα.

Ο Sarcos - με επικεφαλής τον δημιουργό ρομπότ Steve Jacobsen, ο οποίος προηγουμένως δημιούργησε έναν μηχανικό δεινόσαυρο 80 τόνων - κατέληξε στο σύστημα καινοτομίας, στην οποία οι αισθητήρες χρησιμοποιούσαν αυτά τα σήματα για να ελέγξουν ένα σύνολο βαλβίδων, οι οποίες με τη σειρά τους ρύθμιζαν τα υδραυλικά υπό υψηλή πίεση στις αρθρώσεις. Οι μηχανικές αρθρώσεις κινούσαν κυλίνδρους που συνδέονται με καλώδια που μιμούνταν τους τένοντες που συνδέουν τους ανθρώπινους μύες. Ως αποτέλεσμα, γεννήθηκε ο πειραματικός εξωσκελετός XOS, ο οποίος έκανε έναν άνθρωπο να μοιάζει με γιγάντιο έντομο. Το Sarcos τελικά εξαγοράστηκε από τη Raytheon, η οποία συνέχισε την ανάπτυξη για να παρουσιάσει τη δεύτερη γενιά του κοστουμιού πέντε χρόνια αργότερα.

Ο εξωσκελετός XOS 2 ενθουσίασε τόσο πολύ το κοινό που το περιοδικό Time τον συμπεριέλαβε στη λίστα των Top 5 του 2010.

Εν τω μεταξύ, άλλες εταιρείες, όπως η Berkeley Bionics, εργάζονταν για να μειώσουν την ποσότητα ενέργειας που απαιτούσαν τα τεχνητά προσθετικά, ώστε ο εξωσκελετός να μπορεί να λειτουργήσει αρκετά για να είναι πρακτικός. Ένα έργο από τη δεκαετία του 2000, το Human Load Carrier (HULC), μπορούσε να λειτουργήσει για έως και 20 ώρες με μία μόνο φόρτιση. Η πρόοδος προχωρούσε σιγά σιγά.

Εξωσκελετός HAL

Μέχρι το τέλος της δεκαετίας Ιαπωνική εταιρείαΗ Cyberdyne έχει αναπτύξει μια ρομποτική στολή που ονομάζεται HAL, η οποία είναι ακόμα πιο απίστευτη στο σχεδιασμό της. Αντί να βασίζεται στις μυϊκές συσπάσεις ενός ανθρώπινου χειριστή, το HAL χρησιμοποίησε αισθητήρες που διαβάζουν ηλεκτρικά σήματαεγκέφαλος του χειριστή. Θεωρητικά, ένας εξωσκελετός με βάση το HAL-5 θα μπορούσε να επιτρέψει στον χρήστη να κάνει ό,τι θέλει μόνο με το να το σκεφτεί, χωρίς να κινήσει ούτε έναν μυ. Αλλά προς το παρόν, αυτοί οι εξωσκελετές είναι ένα έργο του μέλλοντος. Και έχουν τα δικά τους προβλήματα. Για παράδειγμα, μόνο λίγοι εξωσκελετές έχουν εγκριθεί για δημόσια χρήση μέχρι σήμερα. Τα υπόλοιπα δοκιμάζονται ακόμα.

Προβλήματα ανάπτυξης

Μέχρι το 2010, το έργο DARPA για τη δημιουργία εξωσκελετών οδήγησε σε ορισμένα αποτελέσματα. Επί του παρόντος, προηγμένα συστήματα εξωσκελετού βάρους έως 20 κιλών μπορούν να σηκώσουν έως και 100 κιλά φορτίο επί πληρωμήχωρίς σχεδόν καμία προσπάθεια χειριστή. Ταυτόχρονα, οι πιο πρόσφατοι εξωσκελετές είναι πιο αθόρυβοι από έναν εκτυπωτή γραφείου, μπορούν να κινούνται με ταχύτητα 16 km/h, να κάνουν squat και να πηδούν.

Πριν από λίγο καιρό, ένας από τους εργολάβους άμυνας, η Lockheed Martin, παρουσίασε τον εξωσκελετό της που έχει σχεδιαστεί για ανύψωση βαρέων βαρών. Ο λεγόμενος «παθητικός εξωσκελετός», σχεδιασμένος για εργάτες ναυπηγείων, απλώς μεταφέρει το φορτίο στα πόδια του εξωσκελετού στο έδαφος.

Η διαφορά μεταξύ των σύγχρονων εξωσκελετών και αυτών που αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του '60 είναι ότι είναι εξοπλισμένοι με αισθητήρες και δέκτες GPS. Έτσι, αυξάνοντας περαιτέρω το διακύβευμα για στρατιωτική χρήση. Οι στρατιώτες θα μπορούσαν να αποκομίσουν πολλά οφέλη χρησιμοποιώντας τέτοιους εξωσκελετούς, από ακριβή γεωτοποθέτηση έως πρόσθετες υπερδυνάμεις. Η DARPA αναπτύσσει επίσης αυτοματοποιημένα υφάσματα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε εξωσκελετούς για την παρακολούθηση της υγείας της καρδιάς και του αναπνευστικού συστήματος.

Εάν η αμερικανική βιομηχανία συνεχίσει να κινείται σε αυτό το μονοπάτι, πολύ σύντομα θα έχει οχήματα που όχι μόνο θα μπορούν να κινούνται «γρηγορότερα, ψηλότερα, ισχυρότερα», αλλά και να μεταφέρουν επιπλέον αρκετές εκατοντάδες ωφέλιμα φορτία. Ωστόσο, θα περάσουν τουλάχιστον αρκετά χρόνια πριν το πραγματικό " σιδερένια άτομα«θα μπει στο πεδίο της μάχης.

Όπως συμβαίνει συχνά, οι εξελίξεις των στρατιωτικών υπηρεσιών (σκεφτείτε, για παράδειγμα, το Διαδίκτυο) μπορούν να αποφέρουν μεγάλο όφελος σε καιρό ειρήνης, καθώς η τεχνολογία θα βγει τελικά και θα βοηθήσει τους ανθρώπους. Υποφέροντας από πλήρη ή μερική παράλυση, τα άτομα με τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού και μυϊκή ατροφία θα μπορούν να ζήσουν πιο ικανοποιητική ζωή. Η Berkeley Bionics, για παράδειγμα, δοκιμάζει το eLegs, έναν εξωσκελετό που τροφοδοτείται με μπαταρία που θα επέτρεπε σε ένα άτομο να περπατήσει, να κάθεται ή απλά να στέκεται για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Ένα πράγμα είναι βέβαιο: η διαδικασία της ταχείας ανάπτυξης των εξωσκελετών ξεκίνησε στις αρχές αυτού του αιώνα (ας το ονομάσουμε δεύτερο κύμα) και το πώς τελειώνουν όλα θα γίνει γνωστό πολύ, πολύ σύντομα. Οι τεχνολογίες δεν μένουν ποτέ ακίνητες, και αν οι μηχανικοί αναλάβουν κάτι, το φέρνουν στο λογικό του τέλος.

Ένας εξωσκελετός είναι ένα εξωτερικό πλαίσιο που επιτρέπει σε ένα άτομο να εκτελεί πραγματικά φανταστικές ενέργειες: να σηκώνει βάρη, να πετάει, να τρέχει με μεγάλη ταχύτητα, να κάνει γιγάντια άλματα κ.λπ. Και αν νομίζετε ότι μόνο οι κύριοι χαρακτήρες του "Iron Man" ή του "Avatar" έχουν τέτοιες συσκευές, τότε κάνετε βαθιά λάθος. Είναι διαθέσιμα στην ανθρωπότητα από τη δεκαετία του '60. προηγούμενος αιώνας; Επιπλέον, μπορείτε να μάθετε πώς να συναρμολογείτε έναν εξωσκελετό με τα χέρια σας! Ωστόσο, πρώτα πρώτα.