Σκίστε τον αέρα με την ταχύτητα του ήχου και ορμάτε προς τον ορίζοντα, με τα χέρια απλωμένα στις ραφές στο σιδερένιο κοστούμι σας. Να είστε οπουδήποτε εν ριπή οφθαλμού σφαίραχωρίς να χρειάζεται να καθίσετε σε μποτιλιάρισμα. Πετώντας χωρίς φτερά χωρίς να βρίσκεστε σε αεροπλάνο ή κάτι πιο δυνατό. Αφήστε κάποιον που δεν ήθελε να είναι στη θέση του Tony Stark στις καλύτερες στιγμές του (με το κοστούμι του Iron Man, φυσικά) να μου ρίξει μια πέτρα. Εν μέρει, αυτά τα όνειρα θα μπορούν να πραγματοποιηθούν από έναν εξωσκελετό - μια συσκευή που μπορεί να αυξήσει τις ικανότητες ενός ατόμου (κυρίως σωματική, μυϊκή δύναμη) λόγω του εξωτερικού πλαισίου. Θα σας πούμε σε αυτό το υλικό τι είναι αυτή η συσκευή, ποιες εξελίξεις υπάρχουν ήδη και πώς θα εξελιχθούν οι τεχνολογίες στο μέλλον.

Από ελαστικό σε " Σιδερένιος Άνθρωπος»

Η επιστήμη και η τεχνολογία είναι, χωρίς υπερβολή, ο πιο άγριος αγώνας εφευρετικότητας μεταξύ ανθρώπου και φύσης. Σε όλη την ιστορία του, ο άνθρωπος προσπαθεί να ξαναφτιάξει τον κόσμο γύρω του για να ταιριάζει στις ανάγκες του. Κάπου τα καταφέρνει, συχνά όχι χωρίς να βλάψει τη φύση. Κάπου πρέπει να την κοιτάξεις. Και ενώ τα περισσότερα ασπόνδυλα έχουν εξωτερικό σκελετό με τη μια ή την άλλη μορφή, οι άνθρωποι δεν έχουν. Αλλά δεν υπήρχαν φτερά;

Στις μέρες μας, εξωσκελετός σημαίνει μηχανική στολή ή τμήμα της ύψους έως 2–2,5 μέτρα. Ακολουθούν «κινητά κοστούμια», μηχανικοί και άλλα γιγάντια ανθρωποειδή ρομπότ.

Όπως και πολλά άλλα πράγματα στη ζωή μας, έτσι και οι εξωσκελετές περνούν σταδιακά τα σύνορα που χωρίζουν τα άγρια ​​όνειρα και την καθημερινότητα. Αρχικά απλώς ιδέες, έννοιες, μύθοι και θρύλοι επιστημονικής φαντασίας, σήμερα εμφανίζονται νέες εκδόσεις εξωσκελετών σχεδόν κάθε εβδομάδα.

Ο πρώτος εφευρέτης του εξωσκελετού θεωρείται ο Ρώσος "μηχανολόγος μηχανικός" Nikolai Ferdinandovich Yagn, ο οποίος κατοχύρωσε μια σειρά από διπλώματα ευρεσιτεχνίας για αυτό το θέμα στη δεκαετία του 1890. Έζησε στην Αμερική, όπου, μάλιστα, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τα θαύματά του, τα έδειξε σε εκθέσεις και όταν επέστρεφε στο πατρίδαεπανεφευρέθηκε. Ο εξωσκελετός του υποτίθεται ότι θα έκανε το περπάτημα, το τρέξιμο και το άλμα πιο εύκολο για τον στρατιώτη. Ακόμη και τότε, η ρωσική ιδιοφυΐα προέβλεψε την πιθανή στρατιωτική ισχύ τέτοιων συσκευών.

NICHOLAY
Ferdinandovich YAGN

Εκτός από τον εξωσκελετό, ο Yagn ανέπτυξε κουρτίνες ψύξης, έναν υδραυλικό κινητήρα, έναν αιωρούμενο έλικα, έναν αποστειρωτή σαμοβάρι και άλλες συσκευές

Χάρντιμαν

Ας μην αρνηθούμε ότι οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας συνέβαλαν γιγάντια και τεράστια στην ανάπτυξη των εξωσκελετών. Το 1959, μετά το διάσημο μυθιστόρημα του Robert Heinlein «Starship Troopers», έγινε σαφές σε όλους ότι τα εξωτερικά κοστούμια πλαισίου ήταν το μέλλον των στρατιωτικών επιχειρήσεων και πολλά άλλα. Και φεύγουμε.

Ο πρώτος εξωσκελετός δημιουργήθηκε από την General Electric με την υποστήριξη του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ τη δεκαετία του 1960. Ο Χάρντιμαν ζύγιζε 680 κιλά και μπορούσε να σηκώσει φορτία μέχρι 110 κιλά. Παρ' όλες τις γιγάντιες φιλοδοξίες του -και ήθελαν να το χρησιμοποιήσουν κάτω από το νερό, και στο διάστημα, και να μεταφέρουν κεφαλές και πυρηνικές ράβδους- δεν φάνηκε με τον καλύτερο τρόπο. Εύκολα τον ξέχασαν.

μια συσκευή «παιδοκινητικού» που θυμίζει αόριστα εξωσκελετούς από τον εφευρέτη Leslie S. Kelly, που αναπτύχθηκε το 1917

Εννέα χρόνια αργότερα, ο Miomir Vukobratovic από το Βελιγράδι της Γιουγκοσλαβίας, έδειξε τον πρώτο εξωσκελετό που περπατά με δύναμη, σκοπός του οποίου ήταν να δώσει σε άτομα με παράλυση κάτω άκραευκαιρία να περπατήσετε. Η συσκευή βασίστηκε σε πνευματική κίνηση. Σοβιετικοί επιστήμονες από το Κεντρικό Ινστιτούτο Τραυματολογίας και Ορθοπαιδικής με το όνομα N. N. Priorov πήραν τις πρώτες πρωτοβουλίες για την ανάπτυξη εξωσκελετών μαζί με γιουγκοσλάβους συναδέλφους τους με βάση το έργο του Vukobratovich. Αλλά με την έναρξη της περεστρόικα, τα έργα έκλεισαν και δεν υπάρχουν πληροφορίες για τη μυστική υπόγεια ανάπτυξη εξωσκελετών. Αλλά όλα ήταν καλά με την εξερεύνηση του διαστήματος.

ΣΕ διαφορετική ώρασε διάφορες χώρες, τεχνίτες προσπάθησαν να φτιάξουν εξωσκελετούς του για διάφορους σκοπούς, αλλά λόγω μιας ποικιλίας εμποδίων (για τα οποία θα μιλήσουμε αργότερα), αυτό ήταν εξαιρετικά ελάχιστα δυνατό. Η έλλειψη ενεργειακών πόρων, η αργή ανάπτυξη της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου, η ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών και άλλων συναφών επιστημών, καθώς και η ανάπτυξη της πληροφορικής και της κυβερνητικής, το κύμα της οποίας ανέβηκε μόλις πριν από περίπου 30 χρόνια, όλα αυτά επιβραδύνθηκαν ανάπτυξη εξωσκελετών. Χωρίς καμία αμφιβολία, αυτό εξελιγμένες τεχνολογίεςπου οι άνθρωποι δεν έχουν ακόμη κατακτήσει.

Προβλήματα με εξωσκελετούς

Δεν υπάρχουν πολλά υλικά σε αυτόν τον πλανήτη από τα οποία μπορείτε να φτιάξετε ένα άκαμπτο πλαίσιο και που δεν θα επιδεινώσουν την κατάσταση με το βάρος τους. Σε κάθε περίπτωση, δεν υπήρχαν πολλά από αυτά, αλλά λαμβάνοντας υπόψη τις διαστημικές πτήσεις, τις στρατιωτικές εξελίξεις, την ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών, τη νανοτεχνολογία και δώδεκα περίπου άλλους ενδιαφέροντες τομείς, η ανθρωπότητα σταδιακά περνάει το ένα εμπόδιο μετά το άλλο. Στις αρχές του 21ου αιώνα, το ενδιαφέρον για τους εξωσκελετούς φούντωσε με αξιοσημείωτη δύναμη και συνεχίζει να καίει μέχρι σήμερα. Αλλά πρώτα, ας μιλήσουμε για τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι δημιουργοί εξωσκελετών.

Αν αναλύσουμε έναν υποθετικό εξωσκελετό στα συστατικά του, έχουμε: πηγή ενέργειας, μηχανικό σκελετό και λογισμικό. Και αν όλα δείχνουν να είναι ξεκάθαρα με τα δύο τελευταία σημεία και δεν έχουν απομείνει σχεδόν κανένα πρόβλημα, τότε το τροφοδοτικό είναι σοβαρό πρόβλημα. Έχοντας μια κανονική πηγή ενέργειας, οι μηχανικοί μπορούσαν όχι μόνο να δημιουργήσουν έναν εξωσκελετό, αλλά και να τον συνδυάσουν με μια διαστημική στολή και ένα jetpack. Το αποτέλεσμα θα ήταν πιθανότατα ένα κοστούμι Iron Man, αλλά ο νέος Tony Stark δεν έχει εμφανιστεί ακόμα.

Οποιαδήποτε από τις συμπαγείς πηγές ενέργειας σήμερα μπορεί να προσφέρει στον εξωσκελετό μόνο λίγες ώρες διάρκεια ζωής μπαταρίας. Ακολουθεί η εξάρτηση από το καλώδιο. Για μη επαναφορτιζόμενες και μπαταρίεςΥπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί, όπως η ανάγκη αντικατάστασης ή αργής φόρτισης, αντίστοιχα. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης πρέπει να είναι πολύ αξιόπιστοι, αλλά όχι ιδιαίτερα συμπαγείς. Επιπλέον, στην τελευταία περίπτωση θα χρειαστείτε πρόσθετο σύστημαψύξη και ο ίδιος ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι δύσκολο να διαμορφωθεί για στιγμιαίες εκπομπές μεγάλη ποσότηταενέργεια. Οι ηλεκτροχημικές κυψέλες καυσίμου μπορούν να γεμίσουν γρήγορα με υγρό καύσιμο (όπως μεθανόλη) και να παρέχουν την επιθυμητή και άμεση παραγωγή ενέργειας, αλλά λειτουργούν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. 600 βαθμοί Κελσίου - σχετικά χαμηλή θερμοκρασίαγια μια τέτοια πηγή ενέργειας. Με αυτό, ο «σιδερένιος άνθρωπος» θα μετατραπεί σε χοτ-ντογκ.

Παραδόξως, το περισσότερο πιθανή επιλογήΗ λύση στο ζήτημα των καυσίμων για τους εξωσκελετούς του μέλλοντος μπορεί να είναι η πιο αδύνατη: ασύρματη μεταφορά ενέργειας. Θα μπορούσε να λύσει πολλά ζητήματα, επειδή μπορεί να μεταδοθεί από έναν αυθαίρετα μεγάλο αντιδραστήρα (συμπεριλαμβανομένου ενός πυρηνικού). Αλλά πως? Το ερώτημα είναι ανοιχτό.

Οι πρώτοι εξωσκελετές κατασκευάστηκαν από αλουμίνιο και χάλυβα, οι οποίοι ήταν φθηνοί και εύκολοι στη χρήση. Αλλά ο χάλυβας είναι πολύ βαρύς και ο εξωσκελετός πρέπει επίσης να λειτουργήσει για να σηκώσει το δικό του βάρος. Αντίστοιχα, εάν το κοστούμι είναι βαρύ, η αποτελεσματικότητά του θα μειωθεί. Κράματα αλουμινίουΕίναι αρκετά ελαφριά, αλλά συσσωρεύουν κούραση, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για υψηλά φορτία. Οι μηχανικοί αναζητούν φως και ανθεκτικά υλικάόπως τιτάνιο ή ανθρακονήματα. Θα είναι αναπόφευκτα ακριβά, αλλά θα παρέχουν την αποτελεσματικότητα του εξωσκελετού.

Οι δίσκοι δημιουργούν ένα ιδιαίτερο πρόβλημα. Οι τυπικοί υδραυλικοί κύλινδροι είναι ισχυροί και μπορούν να λειτουργήσουν με μεγάλη ακρίβεια, αλλά είναι βαρείς και απαιτούν έναν τόνο εύκαμπτων σωλήνων και σωλήνων. Τα πνευματικά, από την άλλη πλευρά, είναι πολύ απρόβλεπτα όσον αφορά την κίνηση χειρισμού, καθώς τα ελατήρια συμπιεσμένου αερίου και οι δυνάμεις αντίδρασης θα ωθήσουν τους ενεργοποιητές.

Ωστόσο, αναπτύσσονται νέοι ηλεκτρονικοί σερβομηχανισμοί που θα χρησιμοποιούν μαγνήτες και θα παρέχουν κινήσεις με απόκριση ενώ θα καταναλώνουν ελάχιστη ισχύ και θα είναι μικροί. Μπορείτε να το συγκρίνετε αυτό με τη μετάβαση από τις ατμομηχανές σε τρένα. Ας σημειώσουμε επίσης την ευελιξία που πρέπει να έχουν οι αρθρώσεις, αλλά εδώ τα προβλήματα των εξωσκελετών μπορούν να λυθούν από τους κατασκευαστές διαστημικών στολών. Θα σας βοηθήσουν επίσης να καταλάβετε πώς να προσαρμόσετε το κοστούμι στο μέγεθος του χρήστη.

Ελεγχος

Μια ιδιαίτερη πρόκληση κατά τη δημιουργία ενός εξωσκελετού είναι η διαχείριση και ρύθμιση υπερβολικών και ανεπιθύμητων κινήσεων. Δεν μπορείτε απλώς να πάτε και να φτιάξετε έναν εξωσκελετό με την ίδια ταχύτητα αντίδρασης για κάθε μέλος. Ένας τέτοιος μηχανισμός μπορεί να είναι πολύ γρήγορος για τον χρήστη, αλλά το να τον κάνει πολύ αργό είναι αναποτελεσματικό. Από την άλλη πλευρά, δεν μπορείτε να βασιστείτε στον χρήστη και να εμπιστευτείτε τους αισθητήρες για την ανάγνωση των προθέσεων από τις κινήσεις του σώματος: ο αποσυγχρονισμός των κινήσεων του χρήστη και της στολής θα οδηγήσει σε τραυματισμό. Είναι απαραίτητο να περιοριστούν και τα δύο ενεργούντα μέρη. Οι μηχανικοί ξύνουν το κεφάλι τους για τη λύση σε αυτό το ζήτημα. Επιπλέον, η ακούσια ή ανεπιθύμητη κίνηση πρέπει να ανιχνεύεται εκ των προτέρων, ώστε ένα τυχαίο φτέρνισμα ή βήχας να μην οδηγήσει στην κλήση ασθενοφόρου.

Εξωσκελετοί και το μέλλον

Το 2010, οι Sarcos και Raytheon, μαζί με το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, παρουσίασαν τον εξωσκελετό μάχης XOS 2. Το πρώτο πρωτότυπο βγήκε δύο χρόνια νωρίτερα, αλλά δεν προκάλεσε σάλο. Αλλά το XOS 2 αποδείχθηκε τόσο ωραίο που το περιοδικό Time συμπεριέλαβε εξωσκελετούς στη λίστα του με τις πέντε κορυφαίες στρατιωτικές καινοτομίες της χρονιάς. Έκτοτε, οι κορυφαίοι μηχανικοί του κόσμου μαζεύουν το μυαλό τους για να δημιουργήσουν εξωσκελετούς που μπορούν να προσφέρουν πλεονέκτημα στο πεδίο της μάχης. Και έξω από αυτό επίσης.

Τι έχουμε σήμερα;

Αυτός ο εξωσκελετός παρουσιάστηκε το 2011 και προοριζόταν για άτομα με αναπηρίες. Τον Ιανουάριο του 2013, κυκλοφόρησε μια ενημερωμένη έκδοση, το ReWalk Rehabilitation, και ήδη τον Ιούνιο του 2014, η FDA ενέκρινε τη χρήση του εξωσκελετού στο κοινό και στο σπίτι, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για εμπορικά. Το σύστημα ζυγίζει περίπου 23,3 κιλά, λειτουργεί με Windows και έχει τρεις λειτουργίες: περπάτημα, κάθισμα και στάση. Κόστος: από 70 έως 85 χιλιάδες δολάρια.

Μια σειρά από αυτούς τους στρατιωτικούς εξωσκελετούς βρίσκεται σε ενεργό ανάπτυξη (το XOS 3 είναι το επόμενο). Ζυγίζει περίπου 80 κιλά και επιτρέπει στον ιδιοκτήτη να σηκώσει εύκολα 90 επιπλέον κιλά. Τελευταία μοντέλαΤα κοστούμια είναι τόσο κινητά που σου επιτρέπουν να παίζεις με την μπάλα. Όπως σημειώνουν οι κατασκευαστές, ένα XOS μπορεί να αντικαταστήσει τρεις στρατιώτες. Ίσως η τρίτη γενιά του εξωσκελετού να είναι πιο κοντά σε αυτό που βλέπουμε στις οθόνες ταινιών επιστημονικής φαντασίας τα τελευταία χρόνια. Δυστυχώς, προς το παρόν είναι συνδεδεμένο με μια εξωτερική πηγή ενέργειας.

Human Universal Load Carrier - δημιουργία διάσημη εταιρείαΗ Lockheed Martin σε συνεργασία με την Berkeley Bionics. Αυτός ο εξωσκελετός προορίζεται και για στρατιωτικούς. Η βάση είναι υδραυλικές μπαταρίες και μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς. Με τη σωστή φόρτωση του εξωτερικού πλαισίου, ο χρήστης μπορεί να το χρησιμοποιήσει για να μεταφέρει έως και 140 κιλά επιπλέον φορτίου. Αναμένεται ότι οι στρατιώτες θα μπορούν να χρησιμοποιούν το HULC a la "εγώ και ο φίλος μου φορτηγό" για 72 ώρες. Ανάπτυξη σε εξέλιξη σε πλήρη εξέλιξη, επομένως δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το HULC μπορεί να είναι το πρώτο που θα τεθεί σε υπηρεσία με τις Ηνωμένες Πολιτείες.

ExoHiker, ExoClimber και eLEGS (Ekso)

Τα πρωτότυπα είναι και πάλι Berkeley Bionics, σχεδιασμένα να εκτελούν διάφορες εργασίες. Το πρώτο υποτίθεται ότι βοηθά τους ταξιδιώτες να μεταφέρουν φορτία μέχρι 50 κιλά, παρουσιάστηκε τον Φεβρουάριο του 2005 και ζυγίζει περίπου 10 κιλά. Λαμβάνοντας υπόψη το μικρό ηλιακό πάνελ, μπορεί να λειτουργήσει για πολύ, πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Το ExoClimber είναι μια προσθήκη δέκα κιλών στο ExoHiker που επιτρέπει στον χρήστη να πηδήξει και να ανέβει σκάλες. Το 2010, οι εξελίξεις της Berkeley Bionics είχαν ως αποτέλεσμα το eLEGS. Αυτό το σύστημα είναι ένας πλήρης υδραυλικός εξωσκελετός που επιτρέπει στους παράλυτους να περπατούν και να στέκονται. Το 2011, η eLEGS μετονομάστηκε σε Ekso. Ζυγίζει 20 κιλά και κινείται με μέγιστη ταχύτηταμε 3,2 km/h και τρέχει για 6 ώρες.

Ένας ακόμη εντυπωσιακός εξωσκελετός από τον Ιάπωνα κατασκευαστή ρομπότ Cyberdyne. Σκοπός του είναι να παρέχει τη δυνατότητα βάδισης σε άτομα με αναπηρία. Υπάρχουν δύο κύριες παραλλαγές: HAL-3 και HAL-5. Από την παρουσίασή του το 2011, σε λιγότερο από ένα χρόνο, το HAL έχει υιοθετηθεί από περισσότερα από 130 ιατρικά ιδρύματα σε όλη τη χώρα. Ωστόσο, οι δοκιμές θα συνεχιστούν όλο το 2014 και πιθανώς το 2015. Τον Αύγουστο του 2013, η HAL έλαβε λευκή κάρτα για να χρησιμοποιηθεί ως ιατρικό ρομπότ στην Ευρώπη. Το νεότερο μοντέλο της στολής ζυγίζει περίπου 10 κιλά.

Μέσο κόστος ενός ιατρικού εξωσκελετού -
90 χιλιάδες δολάρια.

Εκτός από τους σοβαρούς εξωσκελετούς για ολόκληρο το σώμα, οι περιορισμένοι εξωσκελετές που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Για παράδειγμα, τον Αύγουστο του τρέχοντος έτους, παρουσιάστηκε το πρώην σκαμπό χωρίς καρέκλα, το οποίο σας επέτρεπε να κάθεστε όρθιος. Η Daewoo και η Lockheed Martin επέδειξαν ανεξάρτητα εξωσκελετούς για εργαζόμενους στα ναυπηγεία. Αυτές οι συσκευές επιτρέπουν στους εργαζόμενους να συγκρατούν ένα φορτίο ή ένα εργαλείο βάρους έως 30 κιλών χωρίς να καταπονούνται υπερβολικά.

Στη Ρωσία, η ανάπτυξη ενός εξωσκελετού που ονομάζεται «ExoAtlet» αναπτύσσεται από μια ομάδα επιστημόνων που συγκεντρώθηκε στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Μηχανικής του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας. Συνεχίζουν τις εξελίξεις του Βουκομπράτοβιτς, που ξεκίνησαν στην ΕΣΣΔ, τις οποίες αναφέραμε παραπάνω. Ο πρώτος λειτουργικός παθητικός εξωσκελετός αυτής της ομάδας αναπτύχθηκε για εργαζόμενους έκτακτης ανάγκης, πυροσβέστες και διασώστες. Με βάρος 12 κιλών, ο σχεδιασμός σας επιτρέπει να μεταφέρετε αβίαστα έως και 100 κιλά φορτίου. Η εταιρεία σχεδιάζει να αναπτύξει το μοντέλο ισχύος ExoAtler-A, το οποίο θα του επιτρέψει να μεταφέρει έως και 200 ​​κιλά, καθώς και έναν ιατρικό εξωσκελετό για την αποκατάσταση ατόμων με αναπηρία.

Το κοινό όλων αυτών των στολών είναι ότι παρουσιάζονται ως επί το πλείστον ως πρωτότυπα. Αυτό σημαίνει ότι θα βελτιωθούν. Αυτό σημαίνει ότι τους περιμένουν επιτόπιες δοκιμές. Αυτό σημαίνει ότι θα υπάρχουν νέα μοντέλα. Αυτό σημαίνει ότι είναι το μέλλον. Είναι πολύ νωρίς για να πούμε ότι ένας λειτουργικός και χρήσιμος εξωσκελετός μπορεί να αγοραστεί στη μαύρη αγορά. Αλλά μια αρχή έχει γίνει και η ανάπτυξη αυτής της κατεύθυνσης εισέρχεται με σιγουριά σε ένα ευρύ κοινό ρεύμα. Απέχουμε ακόμα πολύ από το κοστούμι του Tony Stark, αλλά τι μας εμποδίζει να απολαμβάνουμε θεαματικές ταινίες; Οι λάτρεις των θεαματικών αναμετρήσεων που περιλαμβάνουν εξωσκελετούς θα έχουν πάντα κάτι να παρακολουθήσουν: "Aliens" (1986), "Iron Man" (2008), "Avatar" (2009), "District No. 9" (2009), "The Avengers" ( 2012), “ Elysium” (2013), “Edge of Tomorrow” (2014).

Ένα πράγμα είναι σίγουρο: οι εξωσκελετές θα υπάρχουν παντού στο μέλλον. Θα βοηθήσουν τους αστροναύτες μας να εξερευνήσουν τον Άρη, να δημιουργήσουν τις πρώτες αποικίες και να πλοηγηθούν στο διάστημα άνετα. Θα χρησιμοποιηθούν στο στρατιωτικό τμήμα, αφού από προεπιλογή δίνουν στους στρατιώτες υπεράνθρωπη δύναμη. Θα δώσουν την ευκαιρία να μετακινηθούν πλήρως σε αυτούς που το έχουν χάσει. Το κοστούμι του Iron Man μια μέρα θα γίνει αληθινό, όπως όλα όσα βλέπετε γύρω σας.

"ExoAtlet"

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 Αμερικανός αμυντικός εργολάβος 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. εξωτερική 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, στις αυτή τη στιγμήο τομέας των εξωσκελετών είναι ακόμα 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 «σερβοστρατιώτη», ο οποίος περιγράφεται 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 σηκώνει 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.

Η Defense Advanced Research Projects Agency DARPA, η θερμοκοιτίδα του Πενταγώνου για εξωτικές και προηγμένες τεχνολογίες, ξεκίνησε ένα πρόγραμμα 75 εκατομμυρίων δολαρίων για τη δημιουργία ενός εξωσκελετού που συμπληρώνει 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, η ιαπωνική εταιρεία Cyberdyne είχε αναπτύξει μια ρομποτική στολή που ονομάζεται HAL, 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 καρδιακών και αναπνευστικών παθήσεων.

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 αρκετές εκατοντάδες επιπλέον 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. Υποφέρουν από πλήρη ή μερική παράλυση, άτομα με τραυματισμούς νωτιαίος μυελόςκαι η μυϊκή ατροφία θα είναι σε θέση να οδηγήσει μια 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.

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 το μέγεθός του, και στοχεύει στη «δημιουργία μιας κοινωνίας χωρίς περιορισμούς», σύμφωνα με ένα δελτίο τύπου της Activelink, θυγατρικής της διάσημης ιαπωνικής εταιρείας ηλεκτρονικών ειδών 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 ιαπωνικά νοσοκομεία για να βοηθήσει τους 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 Μουντιάλ. 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 μηχανισμούς που ήταν απαραίτητοι για την κίνηση.

Θυμάμαι ότι έβλεπα το "Avatar" και ήμουν εντελώς έκπληκτος από τους εξωσκελετούς που εμφανίζονται εκεί. Από τότε, νομίζω ότι το μέλλον βρίσκεται σε αυτά τα έξυπνα κομμάτια υλικού. Θέλω επίσης πραγματικά να εφαρμόσω τα άστοχα χεράκια μου σε αυτό το θέμα. Επιπλέον, αν πιστεύετε στον αναλυτικό οργανισμό ABI Research, η παγκόσμια αγορά εξωσκελετών θα είναι 1,8 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2025. Σε αυτό το στάδιο, επειδή δεν είμαι τεχνικός, μηχανικός, αρχιτέκτονας ή προγραμματιστής, είμαι κάπως μπερδεμένος. Σκέφτομαι πώς να προσεγγίσω αυτό το θέμα. Θα χαιρόμουν εάν στα σχόλια του άρθρου σημειώνονταν άτομα που θα ενδιαφερόταν ενδεχομένως να συμμετάσχουν σε τέτοια έργα.
Αυτή τη στιγμή υπάρχουν τέσσερις βασικές εταιρείες που δραστηριοποιούνται στην αγορά των εξωσκελετών: η αμερικανική Indego, η ισραηλινή ReWalk, η ιαπωνική Hybrid Assistive Limb και η Ekso Bionics. Το μέσο κόστος των προϊόντων τους είναι από 75 έως 120 χιλιάδες ευρώ. Στη Ρωσία, οι άνθρωποι επίσης δεν κάθονται χωρίς να κάνουν τίποτα. Για παράδειγμα, η εταιρεία Exoathlete εργάζεται ενεργά σε ιατρικούς εξωσκελετούς.

Ο πρώτος εξωσκελετός αναπτύχθηκε από κοινού από την General Electric και τον στρατό των Ηνωμένων Πολιτειών τη δεκαετία του '60 και ονομαζόταν Hardiman. Μπορούσε να σηκώσει 110 κιλά με ανυψωτική δύναμη 4,5 κιλών. Ωστόσο, δεν ήταν πρακτικό λόγω της σημαντικής μάζας των 680 κιλών. Το έργο δεν ήταν επιτυχές. Οποιαδήποτε προσπάθεια χρήσης ενός πλήρους εξωσκελετού είχε ως αποτέλεσμα έντονη ανεξέλεγκτη κίνηση, με αποτέλεσμα να μην δοκιμαστεί ποτέ πλήρως με άτομο μέσα. Περαιτέρω έρευναήταν συγκεντρωμένοι στο ένα χέρι. Αν και υποτίθεται ότι σήκωνε 340 κιλά, το βάρος της ήταν 750 κιλά, που ήταν διπλάσια από την ανυψωτική δύναμη. Χωρίς να συνδυάζονται όλα τα εξαρτήματα για να λειτουργήσουν πρακτική χρήσηΤο έργο του Χάρντιμαν ήταν περιορισμένο.

Στη συνέχεια θα ακολουθήσει μια σύντομη ιστορία για τους σύγχρονους εξωσκελετούς, που με τον ένα ή τον άλλο τρόπο έχουν φτάσει στο επίπεδο της εμπορικής υλοποίησης.

1. Ανεξάρτητο περπάτημα. Δεν απαιτεί πατερίτσες ή άλλα μέσα σταθεροποίησης, αφήνοντας τα χέρια σας ελεύθερα.
4. Ο εξωσκελετός για τα πόδια σας επιτρέπει: να σηκώνεστε/καθίσετε, να στρίβετε, να περπατάτε προς τα πίσω, να στέκεστε στο ένα πόδι, να ανεβαίνετε τις σκάλες, να περπατάτε σε διάφορες, ακόμη και κεκλιμένες επιφάνειες.
5. Ο έλεγχος της συσκευής είναι πολύ εύκολος - όλες οι λειτουργίες ενεργοποιούνται χρησιμοποιώντας το joystick.
6. Η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί όλη μέρα χάρη στην αφαιρούμενη μπαταρία μεγάλης χωρητικότητας.
7. Με το μικρό βάρος του REX μόλις 38 κιλά, μπορεί να υποστηρίξει χρήστες που ζυγίζουν έως και 100 κιλά και με ύψος από 1,42 έως 1,93 μέτρα.
8. Βολικό σύστημαη στερέωση δεν προκαλεί καμία ενόχληση ακόμα κι αν το φοράτε όλη μέρα.
9. Επίσης, όταν ο χρήστης δεν κινείται, αλλά απλώς στέκεται, το REX δεν σπαταλά την ισχύ της μπαταρίας.
10. Πρόσβαση σε κτίρια χωρίς ράμπες, χάρη στη δυνατότητα να ανεβείτε σκάλες χωρίς βοήθεια.

HAL

Τιμή στη Ρωσία: υποσχέθηκαν για 243.600 ρούβλια. Οι πληροφορίες δεν μπόρεσαν να επιβεβαιωθούν.

Χαρακτηριστικά και προδιαγραφές:

1. Βάρος συσκευής 12 κιλά.
3. Η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει από 60 έως 90 λεπτά χωρίς επαναφόρτιση.
4. Ο εξωσκελετός χρησιμοποιείται ενεργά στην αποκατάσταση ασθενών με παθολογία κινητικές λειτουργίεςκάτω άκρα λόγω διαταραχών του κεντρικού νευρικού συστήματος ή ως συνέπεια νευρομυϊκών παθήσεων.

Rewalk

Τιμή στη Ρωσία:από 3,4 εκατομμύρια ρούβλια (κατόπιν παραγγελίας).

Χαρακτηριστικά και προδιαγραφές:

1. Βάρος συσκευής 25 κιλά.
2. Ο εξωσκελετός μπορεί να υποστηρίξει έως και 80 κιλά.
3. Η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει έως και 180 λεπτά χωρίς επαναφόρτιση.
4. Χρόνος φόρτισης μπαταρίας 5-8 ώρες
5. Ο εξωσκελετός χρησιμοποιείται ενεργά στην αποκατάσταση ασθενών με παθολογία των κινητικών λειτουργιών των κάτω άκρων λόγω διαταραχών του κεντρικού νευρικού συστήματος ή ως συνέπεια νευρομυϊκών παθήσεων.

Exo bionic

Τιμή στη Ρωσία:από 7,5 εκατομμύρια ρούβλια (κατόπιν παραγγελίας).

Χαρακτηριστικά και προδιαγραφές:

1. Βάρος συσκευής 21,4 κιλά.
2. Ο εξωσκελετός μπορεί να υποστηρίξει έως και 100 κιλά.
3. Μέγιστο πλάτος ισχίου: 42 cm;
4. Βάρος μπαταρίας: 1,4 kg;
5. Διαστάσεις (ΥxΠxΒ): 0,5 x 1,6 x 0,4 m.
6. Ο εξωσκελετός χρησιμοποιείται ενεργά στην αποκατάσταση ασθενών με παθολογία των κινητικών λειτουργιών των κάτω άκρων λόγω διαταραχών του κεντρικού νευρικού συστήματος ή ως συνέπεια νευρομυϊκών παθήσεων.

DM

Τιμή στη Ρωσία: 700.000 ρούβλια.

Χαρακτηριστικά και προδιαγραφές:

1. Βάρος συσκευής 21 κιλά.
2. Ο εξωσκελετός πρέπει να υποστηρίζει το βάρος του χρήστη έως 100 κιλά.
3. Το πεδίο εφαρμογής μπορεί να είναι πολύ ευρύτερο από την αποκατάσταση ασθενών με παθολογία των κινητικών λειτουργιών των κάτω άκρων λόγω διαταραχών του κεντρικού νευρικού συστήματος ή ως συνέπεια νευρομυϊκών παθήσεων. Αυτό θα μπορούσε να είναι η βιομηχανία, οι κατασκευές, το show business και η βιομηχανία της μόδας.

Θέματα προς συζήτηση:

1. Τι είναι βέλτιστη σύνθεσηομάδες έργου;
2. Ποιο είναι το κόστος του έργου στο αρχικό στάδιο;
3. Ποιες είναι οι παγίδες;
4. Πώς βλέπεις βέλτιστο χρόνουλοποίηση ενός έργου από την ιδέα μέχρι το εμπορικό λανσάρισμα;
5. Αξίζει να ξεκινήσετε ένα έργο σαν αυτό τώρα και γιατί;
6. Ποια πρέπει να είναι η γεωγραφία και η επέκταση της αγοράς;
7. Είστε προσωπικά έτοιμοι να συμμετάσχετε σε ένα τέτοιο έργο και αν ναι, με ποια ιδιότητα;

ZYΘα ήμουν ευγνώμων για την εποικοδομητική συζήτηση, τις απόψεις, τα επιχειρήματα και τα επιχειρήματα υπέρ και κατά στα σχόλια. Είμαι σίγουρος ότι δεν το σκέφτομαι μόνο εγώ. Εν τω μεταξύ, είμαι σίγουρος ότι ο εξωσκελετός είναι το νέο iPhone στην παγκόσμια λαϊκή κουλτούρα στον ορίζοντα των επόμενων δέκα ετών.

DIY εξωσκελετός

Πώς μπορείτε να εφαρμόσετε έναν εξωσκελετό μόνοι σας;

Για να το κάνεις πολύ δυνατό, όπως το καταλαβαίνω, θα πρέπει να κολλήσεις στα υδραυλικά.
Για να λειτουργήσει το υδραυλικό σύστημα χρειάζεστε:

- ανθεκτικό και κινητό πλαίσιο
- ελάχιστα απαραίτητο σετυδραυλικά έμβολα (θα τα ονομάσω "μύες")
- δύο αντλίες κενού, δύο θάλαμοι πίεσης με σύστημα βαλβίδων συνδεδεμένο με σωλήνα.
-σωλήνες που αντέχουν σε υψηλή πίεση.
-παροχή ηλεκτρικού ρεύματος εξωσκελετός
Για τον έλεγχο του συστήματος βαλβίδων:
-Ένας μικρός νεκρός υπολογιστής
-περίπου 30 αισθητήρες με επτά (για παράδειγμα) μοίρες ανάλογα με τους βαθμούς ανοίγματος της βαλβίδας
- ένα ειδικό πρόγραμμα ικανό να διαβάζει τις καταστάσεις των αισθητήρων και να στέλνει τις αντίστοιχες εντολές στις βαλβίδες.

Γιατί είναι απαραίτητα όλα αυτά:

- Οι «μύες» και το πλαίσιο είναι στην πραγματικότητα ολόκληρο το μυοσκελετικό σύστημα.
-αντλίες κενού. γιατί δύο; έτσι ώστε το ένα να αυξάνει την πίεση στους θαλάμους πίεσης, τους σωλήνες και τους μύες και το δεύτερο να τη μειώνει.
-θάλαμοι πίεσης που συνδέονται με σωλήνα. Στη μία, αυξήστε την πίεση, στη δεύτερη, μειώστε και εξοπλίστε τον σωλήνα με μια βαλβίδα που ανοίγει μόνο σε δύο περιπτώσεις: εξισορρόπηση της πίεσης, διασφάλιση ρελαντί του υγρού.
-βαλβίδες. είναι απλό και αποτελεσματικό σύστημαέλεγχος, ο οποίος θα εξαρτηθεί από την πίεση στον θάλαμο πίεσης και τον έλεγχο του υπολογιστή. Η αύξηση της πίεσης στον θάλαμο πίεσης ανοίγοντας τις βαλβίδες των καναλιών "πιεσμένων μυών" θα σας επιτρέψει να πραγματοποιήσετε ορισμένες ενέργειες, αυξάνοντας την πίεση στα υδραυλικά έμβολα, κινούμενα μέρη του σκελετού (πλαίσιο).

Αισθητήρες, γιατί περίπου τριάντα; Δύο για τα πόδια, τρεις για τα πόδια, έξι για τα χέρια και 4 για την πλάτη. πώς να τα κανονίσουμε; ενάντια στην κίνηση των άκρων. έτσι ώστε το πόδι που πιέζεται προς τα εμπρός να ασκεί πίεση από μέσα στον εξωσκελετό και στον αισθητήρα στην εσωτερική του πλευρά. Θα εξηγήσω περαιτέρω γιατί συμβαίνει αυτό.
- έναν υπολογιστή με ένα πρόγραμμα. Το κύριο καθήκον του υπολογιστή και του προγράμματος είναι να βεβαιωθείτε ότι οι αισθητήρες δεν βιώνουν πίεση, τότε το άτομο μέσα δεν θα αισθανθεί την περιττή αντίσταση του εξωσκελετού, ο οποίος θα προσπαθήσει να επαναλάβει τις ανθρώπινες κινήσεις ανεξάρτητα από τη δραστηριότητα των νεύρων. μύες ή άλλους βιομετρικούς δείκτες, επιτρέποντας έτσι τη χρήση πολύ φθηνότερων αισθητήρων από ό,τι, για παράδειγμα, σε εξωσκελετούς υψηλής τεχνολογίας. Τα σήματα αισθητήρων για τον υπολογιστή πρέπει να χωρίζονται σε δύο ομάδες: με άνευ όρων έλεγχο υδραυλικό σύστημακαι γίνεται αποδεκτό μόνο με την προϋπόθεση ότι ο αντίθετος αισθητήρας με άνευ όρων έλεγχο δεν δέχεται πίεση. Αυτή η εφαρμογή θα κρατήσει το πόδι ακουμπισμένο με το γόνατο στο έδαφος από την αυτόματη επέκταση εάν το άτομο δεν το ισιώσει μόνο του. Αλλά για να γίνει αυτό, το άτομο μέσα στον εξωσκελετό θα πρέπει να σηκώσει το πόδι του από το έδαφος (ή θα πρέπει να μειώσει προγραμματικά την ευαισθησία των αισθητήρων που προκαλούνται από την πάθηση). Χρησιμοποιώντας το πόδι ως παράδειγμα: τοποθετήστε αισθητήρες με σήμα χωρίς συνθήκες στην μπροστινή πλευρά και αισθητήρες με σήμα χωρίς συνθήκες στην πίσω πλευρά. Φανταστείτε μόνοι σας πώς θα πραγματοποιηθεί η κίνηση. όταν ένα άτομο λυγίζει το πόδι του, το πόδι του εξωσκελετού θα λυγίσει ακόμα κι αν ολόκληρο το βάρος του ατόμου βρίσκεται στους αισθητήρες που εκτείνουν το πόδι. Εδώ, χρησιμοποιώντας ένα επιταχυνσιόμετρο (ή άλλη συσκευή παρόμοια με ένα αιθουσαίο), μπορείτε να ρυθμίσετε μέσω προγραμματισμού μια αλλαγή στην άνευ όρων των σημάτων του αισθητήρα ανάλογα με τη θέση του σώματος στο διάστημα, εξαλείφοντας τη συστροφή του εξωσκελετού όταν πέφτετε ανάσκελα.

Στη συνέχεια, για να αυξήσετε την αντοχή, κάντε τα χέρια με τρία δάχτυλα, δυνατά, μπορείτε να συνδυάσετε υδραυλικά και μεταλλικό καλώδιο. το χέρι πρέπει να είναι ξεχωριστό από το ανθρώπινο, δηλαδή μπροστά από την άρθρωση του καρπού, αυτό θα εξαλείψει τις δυσκολίες σχεδιασμού που σχετίζονται με την παρουσία ανθρώπινου χεριού στο χέρι του εξωσκελετού και δεν θα επιτρέψει τραυματισμό ανθρώπινο χέρι, καθώς και το ανθρώπινο πόδι θα πρέπει να είναι στην άρθρωση του αστραγάλου του εξωσκελετού και προστατευμένο.
- έλεγχος με το χέρι. Λίγο ελεύθερος χώροςγια τα δύο τρίτα της ελευθερίας κίνησης του χεριού και των δακτύλων του χεριού ενός ατόμου στο χέρι του εξωσκελετού και ένα σύστημα τριών δακτυλίων σε καλώδια, τρία δάχτυλα από το μικρό δάχτυλο στο μεσαίο δάχτυλο στο ένα, τον δείκτη στο άλλο και ο αντίχειρας στο τρίτο. όλος ο έλεγχος καταλήγει στο γεγονός ότι τα ανθρώπινα δάχτυλα, μετακινώντας το δαχτυλίδι που τους έχει τοποθετηθεί, κυλούν τον τροχό του αισθητήρα με ένα καλώδιο, ανάλογα με την περιστροφή του οποίου τα δάχτυλα του εξωσκελετού λυγίζουν και ισιώνουν. Αυτό θα εξαλείψει την περιττή υδραυλική προσπάθεια επέκτασης ή κάμψης των δακτύλων του εξωσκελετού πέρα ​​από τις σχεδιαστικές του δυνατότητες. Χρησιμοποιήστε ένα καλώδιο για δύο δακτυλίους, έναν ή δύο. Γιατί; επειδή τα δάχτυλα από το μικρό δάχτυλο μέχρι τον δείκτη πρέπει να είναι λυγισμένα και μη λυγισμένα μόνο προς μία κατεύθυνση και ο αντίχειρας σε δύο. Εάν θέλετε, μπορείτε να το ελέγξετε με τα χέρια σας.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος εξωσκελετός- εδώ πάλι βγαίνει ένα φοβερό κομμάτι με αυτό. Πρέπει να επιλέξετε μια πηγή ενέργειας μόνο τελικά απαραίτητους υπολογισμούς, μέγιστη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του εξωσκελετού και μέτρησης της ενεργειακής του κατανάλωσης.