Новинка в реабилитации: экзоскелет для инвалида. Как работает экзоскелет и какие возможности он дает человеку. Все новости по ключевому слову "экзоскелет" на сайте «Городские вести» (всего 22 публикаций). «Экзоскелет — это движение вперёд, и наши предприятия оборонно-промышленного комплекса, создающие высокотехнологичные вооружения, вполне успешно могут справиться с изготовлением экзоскелетов самого разного типа.
Железные мышцы: уникальный медицинский экзоскелет создали в России / РЕН Новости
В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «экзоскелет». это набор металлических шарниров, соединенных подшипниками между собой. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть. Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей. Экзоскелет – это устройство, которое используется для снижения нагрузки на опорно-двигательную систему человека и для минимизации рисков получения травм в процессе выполнения человеком сложных физических действий. По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку.
В «Ростехе» создали экзоскелет для руки: говорят, в России аналогов нет
| Что такое экзоскелет и где их применяют | Hi-Tech | С экзоскелетом больной получает возможность вставать, садиться, ходить, подниматься и спускаться по лестницам без посторонней помощи. |
| Что такое экзоскелеты? | Экзоскелет ЭкзоАтлет доступен для индивидуального пользования дома, на работе или для других ежедневных задач. |
| Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий | Леонид Питык, собравший первый в России экзоскелет, рассказывает о том, почему технологии должны быть открытыми. |
Экзоскелет — фантастическое прошлое и реалистичное будущее современного человека
Экзоскелет — это внешнее устройство, которое человек надевает, чтобы снизить нагрузку на организм. В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «экзоскелет». Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. ЭкзоМех это открытый проект разрабатывающий различные бионические устройства, такие как экзоскелеты, протезы, нейроприводы и другие механизмы, расширяющие, усиливающие или изменяющие возможности человека.
Как стать ближе к роботу: представлен экзоскелет Dnsys X1
В 2020 году, по данным Международной федерации робототехники (IFR), рынок экзоскелетов составлял 11,2 тыс. штук ($100,5 млн), в 2023-м ожидается его прирост до 20 тыс. ($272 млн). Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца.
Студент ИТМО разработал активный экзоскелет, в котором можно без труда поднять до 80 килограммов
В основном такие носимые на теле скелеты разрабатываются для 3-х сценариев применения: для медицинской реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата и нервной системы; при необходимости переносить тяжелые грузы или в тех областях, где человеческий труд не может быть заменен полной автоматизацией или обычными роботизированными системами промышленное производство, логистика, строительство и физически сложная работа ; для более эффективного оказания помощи при возникновении стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Consumer Technology Association CES — самое влиятельное технологическое событие в мире, это испытательный полигон для прорывных технологий и новаторов. CES-2023 German Bionic — европейская робототехническая компания, которая создает интеллектуальные силовые костюмы и другие носимые технологии, применяя в своих устройствах самообучающийся искусственный интеллект ИИ. Наши устройства защищают людей, ежедневно выполняющих тяжелую физическую работу, от перегрузок и травм. Они обеспечивают механическую поддержку при подъеме и переносе больших грузов, используют интеллектуальную систему для оповещения пользователей, например, о случаях неправильного подъема или о том, когда работники должны сделать перерыв и отдохнуть. Армин Г. Шмидт Генеральный директор и соучредитель German Bionic Встроенная электроника экзоскелета подстраивается под различные сценарии использования и под конкретного работника, предупреждает о риске получить травму, если груз слишком много весит, собирает ежедневную статистику и даже рекомендует передохнуть, если работник долго трудился без перерыва. Экзоскелет Cray X внешне напоминает рюкзак, который крепится на спине сотрудника, тем самым облегчая нагрузку на поясницу и бедра во время подъема груза или при длительной ходьбе. Два двигателя, управляемые интеллектуальным программным обеспечением, тянут владельца вверх за плечи, что позволяет перераспределить нагрузку со спины и поясницы. Устройство может компенсировать до 30 кг веса и снизить общую утомляемость работника.
Поскольку Cray X плотно прилегает к телу и закреплен на бедрах, он немного ограничивает подвижность владельца. При разгрузке посылок сотрудники находятся в одном помещении, поэтому экзоскелет отлично подойдет для работы подобного рода, но он менее удобен там, где необходимо преодолевать большие расстояния. Бьорн Шель Главный операционный директор DPD Germany Что есть на российском рынке О том, что такое экзоскелет, как он работает и чем может быть полезен российским предприятиям, мы поговорили с Виктором Смольским, руководителем отдела по охране труда компании Ingka Centres, и Анатолием Маевским, заместителем коммерческого директора Exorise. О востребованности на рынке и об опыте пользования Экзоскелеты помогают защитить сотрудников от перегрузок, создавая более безопасные и комфортные условия работы, поэтому на российских предприятиях они, безусловно, будут востребованы. В 2020 году у компании Ingka Centres был небольшой опыт пользования экзоскелетами — для тестирования была закуплена ограниченная партия сертифицированных на территории России устройств. На тот момент это были механические носимые скелеты с ремнями и без «умных» технологий и использования ИИ. Они помогали работнику соблюдать правильное положение спины при подъеме грузов, искусственно выравнивая тело в правильное положение и снижая нагрузку со спины. Добровольцы в течение нескольких недель использовали экзоскелеты в работе — кто-то остался доволен, кому-то они показались неудобными. При работе в нестандартных положениях тела экзоскелеты порой даже мешали: не позволяли дотянуться до предметов на складе, из-за чего приходилось их отстегивать и выполнять работу без носимых на теле устройств.
Про высокую стоимость экзоскелетов и отсутствие конкуренции на российском рынке В настоящее время немногие российские компании повсеместно используют экзоскелеты на своих производственных площадках и складских помещениях. Когда мы пару лет назад покупали подобные силовые костюмы, за каждый отдали около 80 000 рублей — это достаточно высокая стоимость, хотя это был стандартный силовой костюм с ремнями, без «умных» технологий, без датчиков, без аналитической системы. Важно понимать, что не каждая компания готова выделить такие деньги. На российском рынке еще не развита полноценная конкуренция, поскольку экзоскелет можно применять в работе только при наличии сертификата, действующего на территории России, но процесс сертификации не такой быстрый и дешевый, как хотелось бы участникам рынка. Средства индивидуальной защиты опорно-двигательного аппарата. Экзоскелеты промышленные. Термины и определения». Соответственно, будет упрощен порядок внедрения носимых СИЗ на отечественные производства. Кроме того, высокая стоимость экзоскелетов препятствует их широкому распространению.
В ряде стран уже функционируют полностью автоматизированные склады, но в наших реалиях это экономически невыгодно для большинства отраслей и компаний. Бизнес готов вкладывать деньги туда, что приносит явную и быструю прибыль. Например, если бы один работник в экзоскелете выполнял работу 3-х без экзоскелетов, и при этом носимое устройство стоило адекватных денег, то распространение было бы более быстрым и повсеместным. Перспективы дальнейшего внедрения на отечественный рынок У экзоскелетов, безусловно, есть перспективы развития на российском рынке.
Уже сегодня ведется серьезная работа по модернизации существующих моделей.
Теперь давайте поговорим об основных тенденциях развития экзоскелетов в каждом из направлений: - Энергопотребление. Основной проблемой большинства активных экзоскелетов все еще является довольно ограниченная емкость аккумуляторов при их относительно большой массе 25-30 кг. Согласитесь, это довольно большая нагрузка на человека носить на себе столько лишних кг. В данный момент ведутся работы как по расширению мощностей самих экзоскелетов, так и по совершенствованию механизмов дополнительной подзарядки устройств и снижения расхода энергии. Разнообразие и изменчивость боевых условий, а также различие тактических задач делают важным такой критерий экзоскелетов как их универсальность.
Разработка модульной системы стала решением, которое позволяет регулировать комплектацию отдельно взятого устройства в зависимости от поставленной цели посредством смены конфигурации. Из-за сложности в управлении наиболее габаритными устройствами возникает также необходимость автоматизации части функций, которые связаны с эксплуатацией вооружения.
Принцип работает и в жизни, и в спорте, и в технологиях. Людям хочется превосходить себя и окружающих и, конечно, облегчать собственную жизнь. Практически любое достижение человека — это вопрос того, чтобы быть «быстрее, выше и сильнее» других, а нередко и самих себя. Приборов и всевозможных устройств для облегчения повседневной жизни человечество на данный момент придумало немало. Но хватает ли нам этого? И да и нет.
Потому что, как только мы разобрались с необходимостью тратить чрезмерно много времени на бытовые и монотонные задачи, мы хотели добиться большего в рамках человеческого организма — бегать дальше, быть сильнее и выносливее, чем самый тренированный человек на планете. Претворению этих мечтаний и планов в жизнь сейчас посвящена целая отрасль разработки экзоскелетов... Кажется, костюм Железного человека, который еще в XX веке оставался лишь смелой мечтой и фантазией авторов комиксов, наконец превратился в смелую реальность. Хотя диапазон возможного применения экзоскелетов довольно широк, конечно, по старой доброй традиции новые технологии создаются с уклоном на их использование в военной сфере. Солдаты будущего, оснащенные мощными костюмами, смогут поднимать тяжелые орудия без дополнительной помощи и вытаскивать раненых солдат с поля боя. При этом экзоскелет выглядит как костюм в броне — невосприимчивым к огню, яду, газам и пулям. И все это — без потери маневренности и без осложнения передвижения все же носить на себе специальный костюм должно быть нелегко, привет доспехам! Впрочем, чтобы существующие сейчас экзоскелеты дошли до такого идеально сбалансированного состояния, на разработку должно быть потрачено еще немало лет и не меньше бюджета.
Но военный экзоскелет — это не единственный возможный экзоскелет. Также сейчас есть экзоскелеты для инвалидов, грузчиков, экзоскелет для определенных частей тела, например для ног. Помимо различения по области применения, принято также выделять экзоскелеты по способу управления управляемые и управляющие , а также по приводу: электрические, пневматические, гидравлические, с двигателем внутреннего сгорания и другие. Автор книги «Паровой человек прерий» Эдвард Сильвестр Эллис, разумеется, представил совершенно невообразимую на то время идею, о которой ранее, возможно, никто никогда и не задумывался. Чтобы человек всерьез начал размышлять о создании первого прототипа современного экзоскелета, с момента выхода книги Эллиса должно было пройти еще около 30 лет. Именно 1890-х годах Николай Янг — российский инженер и конструктор, живший в Америке, запатентовал около десятка собственных чертежей и идей своеобразных приспособлений, которым можно было бы дать название «механический экзоскелет», ориентированных на военную сферу применения. Его проекты, будь они реализованы, должны были помогать солдатам ходить, бегать и прыгать с большей скоростью и легкостью.
У людей, которые раньше не могли сами стоять в полный рост, после тренировок нормализуется артериальное давление, увеличивается объём лёгких, предотвращается дегенерация мышц и костей, повышается подвижность суставов. У некоторых пациентов после таких занятий получается восстановить двигательную активность. Даже сама возможность подняться с инвалидной коляски и посмотреть в глаза собеседнику улучшает состояние больного.
Как это работает Экзоскелет могут использовать те, у кого частично или полностью не двигается нижняя часть тела. Руки должны быть достаточно сильными, чтобы удержать костыли, которые помогают сохранять равновесие при переносе ноги и управлять аппаратом. Устройство подстраивается под скорость, высоту и ширину шага каждого человека. ExoAtlet I полностью повторяет естественную походку человека. Он рассчитан на автоматическую ходьбу: система управления построена на сигналах силомоментных датчиков и электромиограммы. Но это не значит, что пациент не участвует в процессе. Чтобы заново научиться держать равновесие и начать ходить, пусть и небыстро, нужно от одного до нескольких дней. Сроки зависят от уровня физической подготовки. С третьего — пятого дня тренировок пациенты сами могут надеть аппарат. Первые занятия надо проводить в клинике.
Во-первых, перед обучением врач проводит диагностику организма. Во-вторых, здесь экзоскелет подгоняют под человека: регулируют параметры устройства в зависимости от ширины таза и длины ног. Чтобы закрепить навыки, придётся пройти не один километр под контролем врачей. ExoAtlet I для клиник отслеживает успехи пациента и корректирует программу.
Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации
| Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности | Экзоскелет — это внешнее устройство, которое человек надевает, чтобы снизить нагрузку на организм. |
| На «Армии-2021» представлен российский боевой экзоскелет | устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции. |
| Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего? | О том, что такое экзоскелет, как он работает и чем может быть полезен российским предприятиям, мы поговорили с Виктором Смольским, руководителем отдела по охране труда компании Ingka Centres, и Анатолием Маевским, заместителем коммерческого директора Exorise. |
Экзоскелеты на службе у человека
Также они смещают нагрузку с рук на ноги, когда рабочему нужно долго держать руки на весу. Самая продвинутая версия, ХО, имеет 24 степени свободы и предупреждающие о препятствиях датчики. Она оснащена удобным интерфейсом управления, который отображает различные уведомления. Режим «Свободные руки» позволяет оператору заблокировать руки костюма с грузом на весу, чтобы одновременно выполнять сложные задачи собственными конечностями. Экзоскелет Sarcos Robotics Видео: YouTube Многие компании выпускают экзоскелеты, обеспечивающие поддержку рук, так как они лучше всего подходят для выполнения задач, связанных с резкой, сверлением и шлифованием поверхностей. Конструкции поддерживают руки и плечи таким образом, что нагрузка от постоянного удерживания тяжелых инструментов уменьшается. Так, EksoVest Bionics задействовала механизм на пружинах в обеих руках экзоскелета, чтобы человеку было проще удерживать на весу тяжелые предметы. А экзоскелет от компании Levitate Technologies использует систему колесиков с приводами для решения аналогичной задачи. Он представляет собой пояс с четырьмя приводами, которые крепятся к бедрам. Встроенная технология ИИ анализирует походку в режиме реального времени, регулируя поддержку мышц в различных условиях, включая пологие склоны, неровные каменистые тропы, крутые деревянные лестницы и неровные каменные ступени. Он весит 2 кг и складывается в 6,5-литровый рюкзак.
Экзоскелет использует встроенный двигатель мощностью 1 л. Omega поддерживает девять режимов, включая ходьбу, бег, восхождение и езду на велосипеде. При этом «гиперрежим» дает максимальную производительность по нажатию кнопки. Механизм ИИ также предсказывает следующий шаг путешественника и плавно согласовывает вспомогательные выходные данные, обучаясь и адаптируясь с течением времени для более интуитивной работы. Когда перед совершением движения мозг посылает сигналы через нервы к мышцам, то устройство считывает слабые биоэлектрические импульсы с поверхности кожи с помощью электродов.
Экзоскелет помогает Джеймсу Роудсу свободно передвигаться, несмотря на травму «Мстители: Война бесконечности» От земли и до самого неба Следует отличать экзоскелет от силовой брони, супергеройского костюма и уж тем более — от огромного робота-меха из BattleTech, которым управляет спрятанный в кабине пилот. Несмотря на внешнюю схожесть этих механизмов, у них слишком разное назначение и комплектация: экзоскелет может быть составной частью скафандра или боевого доспеха, но ни защитные, ни боевые функции в его базовый набор не входят.
Экзоскелет может принять на себя вес брони, в разы усилить человеческую грузоподъёмность, повысить скорость движений: оператор получает возможность прыгать дальше, бегать быстрее, дольше двигаться без усталости — и легче преодолевать препятствия в том числе напролом. Cиловой доспех космодесантника и костюм Железного человека базируются на одной технологии: на идее спрятанного в металлическом каркасе экзоскелета, который одним своим присутствием обеспечивает оператору улучшение всех его способностей, всех навыков. Это мечта человека стать чем-то большим — и способ достигнуть большего. С тех самых пор, как в 1959 году вышел «Звёздный десант» Роберта Хайнлайна, поклонники фантастики стали ждать, когда же такая технология появится в реальности. Помимо экзоскелетов, инженеры GE Ральф Мошер и Арт Бьюк разрабатывали пилотируемых роботов-мехов Фото: Museum of Innovation and Science Schenectady Долго ждать не пришлось: первый известный миру экзоскелет, Hardiman, был создан в 1965 году американской компанией General Electric. Он стал совместной разработкой сухопутных вооружённых сил и военно-морского флота. Целью проекта обозначили «расширение человеческих возможностей посредством увеличения грузоподъёмной силы».
Модель состояла из внутреннего костюма, закреплённого непосредственно на операторе, и внешнего каркаса, который и принимал на себя вес переносимых объектов. Планировалось, что Hardiman увеличит силу оператора в двадцать пять раз: это означало, что, поднимая груз массой 680 килограммов, человек должен был приложить усилия, необходимые для поднятия всего лишь 27 килограммов. Но до полноценных испытаний дело не дошло: работа механизма оказалась нестабильной, из-за чего оператор рисковал получить травмы. На разработку Hardiman ушло шесть лет, однако из-за его тяжеловесности экзоскелет весил три четверти тонны и постоянных сбоев системы проект пришлось признать неудачным. Зато он остался в истории как научный прорыв и вдохновил на дальнейшие исследования учёных по всему миру. Уже от скелета Hardiman можно было оставить одну клешню Фото Museum of Innovation and Science Schenectady В разработке экзоскелетов в равной степени заинтересованы военные, представители медицинской сферы, промышленные концерны и пионеры космического производства. Не все современные экзоскелеты представляют собой полноценный роботизированный «костюм» — большинству компаний целесообразнее разрабатывать отдельные каркасы для верхних и нижних конечностей и при необходимости собирать их в единую систему.
Экзоскелет REX предназначен для людей с нарушением мобильности: он позволяет пациенту передвигаться без использования рук Фото: REX Bionics Подобные «половинчатые» экзоскелеты, не отягощённые лишними деталями, стоят дешевле и легче находят себе применение в узкоспециализированных областях. В медицине их используют при снижении у пациентов мышечной силы в результате болезни или травмы — или же если необходимо уменьшить нагрузку на позвоночник во время тренировок и в повседневной жизни. Хороший пример можно увидеть во вселенной Marvel: когда Джеймс «Воитель» Роудс был ранен во время событий фильма «Первый мститель: Противостояние» и потерял возможность ходить, Тони Старк сконструировал ему специальный экзоскелет для ног, призванный не только восстановить мобильность друга, но и помочь его дальнейшей реабилитации. В реальности некоторые модели тоже оснащают подсистемами, которые помогают человеку восстановить утраченные возможности: один из лидеров индустрии, японская компания Сyberdyne, разработала для своего флагманского экзоскелета HAL «вспомогательная гибридная конечность» специальные датчики, которые улавливают нервные сигналы пациента и без дополнительных стимулов преобразуют их в команды мышцам. Предполагается, что подобная обратная связь между человеком и машиной помогает парализованному или ослабленному пациенту быстрее восстановить контроль над собственным телом. В схожей сфере работает новозеландская компания REX Bionics: она разработала экзоскелет, позволяющий пациентам с нарушением подвижности ходить без использования костылей. Выдающихся результатов достигли и компании ReWalk и Ekso Bionics: их модели медицинских экзоскелетов уже доступны в разных странах мира.
Эти устройства применяются при реабилитации после инсульта и травмы спинного мозга, а также помогают пациентам с параличом конечностей самостоятельно передвигаться, стоять и даже подниматься по лестнице. Cyberdyne позиционирует модель Cybernoid HAL как способ стать суперменом. В армрестлинге вам точно не будет равных! Фото: Steve Juvertson О разработках экзоскелетов в военных целях после провала с Hardiman мало что было слышно. Проект закрыли в 1971 году, через двенадцать лет после первой публикации «Звёздного десанта»; идея продолжала жить на страницах фантастических книг и комиксов, но исчезла из заголовков новостей.
Кстати, модели, которые носят Том Круз и Эмили Блант, собраны из множества элементов и не являются полной бутафорией. По словам модельера, который собирал экзокостюмы для съемок, каждый из них состоит из 350—400 деталей.
Не заглядывая в будущее Далее следуют пять образцов уже существующих экзоскелетов, которые проходят испытания или используются военными, гражданскими организациями либо медицинскими учреждениями. Некоторые конструктивные особенности этих устройств позаимствованы из научно-фантастической литературы и кино: не секрет, что многие из существующих ныне гаджетов в прошлом были не более чем образами в головах изобретателей, писателей и мечтателей. Первое место мы отдаем тому экзоскелету, необходимость в котором действительно очевидна. Система ReWalk имеет уже шестую версию и является коммерческим продуктом. Первоначально было выпущено две модели устройства: одна применялась медицинскими учреждениями для исследований и терапии под присмотром врачей, вторая предназначалась для персонального применения. Экзоскелет ReWalk помогает пациентам, которые по тем или иным причинам не способны передвигаться самостоятельно. Система состоит из «рюкзака» весом в 2,3 кг, в котором размещаются батарея и Windows-компьютер, и «ног» общим весом в 21 кг.
Емкости батареи достаточно для трех часов беспрерывной ходьбы, заряжается она около восьми часов. Устройство, которое изготавливается по индивидуальному заказу, работает в трех режимах: оно поддерживает человека при ходьбе, сидении и стоянии. Некоторые пользователи жалуются на чрезмерный вес системы и ее высокую стоимость в США страховка не покрывает затраты на покупку экзоскелета. Аналогом ReWalk является проект Indego, который пока не доступен для покупателей и используется в исследовательских целях и медицинскими учреждениями. Его продажи могут начаться в 2015 году. Имеются и другие проекты, ориентированные на реабилитацию людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Экзоскелет Rex можно отнести к категории «Очевидное — невероятное».
Он не только дает силу не способным сокращаться мышцам, но и управляется с помощью мыслей. Первым полностью парализованным человеком, подключенным к системе искусственной вентиляции легких, стал 21-летний Роб Кэмм, попавший в 2013 году в автомобильную аварию. Бывший спортсмен не сдался и продолжил вести активную жизнь в соответствии со своими возможностями. В итоге ему удалось сделать несколько почти самостоятельных шагов. Для приведения экзоскелета в движение используется специальный шлем с 79 электродами, которые снимают показания мозговой активности и трансформируют их в команды для машины. Очевидно, что первые шаги даются Робу с огромным трудом, однако предоставленная молодому человеку возможность приводит его в восторг. Всего выпущено 17 таких механизмов.
Они доступны только в медицинских учреждениях.
Экзоскелет весит 26 килограммов а в условиях невесомости — нисколько , крепится на ноги и фиксируется ремнями безопасности на спине и плечах. Если встроить Х1 в скафандр, он значительно облегчит астронавтам выход в открытый космос и спуск на поверхность далёких планет. Но главная особенность Х1 заключается в широком диапазоне его настроек: если другие экзоскелеты создаются для облегчения человеческой жизни, то Х1 при необходимости может её усложнить, заставив оператора прилагать дополнительные усилия при совершении элементарных действий.
В условиях пониженной гравитации Х1 может обеспечить мышечное сопротивление в бёдрах, коленях и лодыжках, имитируя необходимый комплекс общих упражнений. Кроме этого, экзоскелет X1 в режиме реального времени собирает данные о состоянии суставов и мышечной силе пользователя, помогая точнее подобрать необходимую астронавту терапию или корректируя его передвижение в малознакомой среде и оказывая помощь при переноске тяжёлых грузов. Разработка и усовершенствование Х1 активно продолжаются по сей день. Процесс идёт маленькими шагами, но с каждым новым прототипом человечество приближается к цели.
Постепенно сдаёт позиции проблема громоздкости: благодаря современным материалам и технологиям, в частности 3D-печати и новым сплавам, детали экзоскелетов стало легче изготавливать, а весят они в итоге меньше. Сложнее всего с источниками энергии. Пока что от их размера напрямую зависит время автономной работы экзоскелета: чем больше батарея в заплечном ранце оператора, тем дольше он сможет двигаться в своём роботизированном костюме. Конструируя броню Железного человека, Тони Старк из вселенной Marvel прежде всего бился именно с проблемой бесперебойного питания — и нашёл решение, применив холодный ядерный синтез.
В реальности современные учёные предпочитают литий-полимерные аккумуляторы — ничего лучше пока не изобрели. Но при решении старых проблем возникают новые. Создание экзоскелета отягощено разнообразными трудностями — и главная из них заключается в синхронизации подсистем: не так-то просто настроить слаженную работу всех программ, обеспечивающих симбиоз механики с человеческим организмом. Предполагается, что, пройдя необходимое обучение и прочие этапы подготовки, оператор сможет управлять экзоскелетом бессознательно, на уровне рефлексов.
Успешный прототип должен чутко реагировать на все импульсы, исполняя команды в точности и без задержек. Калибровка датчиков движения, работа с контроллерами, передача экзоскелету сигналов от нервных окончаний — это словно попытка объединить два мира в третий, не нарушив их целостности и научив гармонично сосуществовать. В фильме Нила Бломкампа «Элизиум: Рай не на Земле» 2013 проблему синхронизации решали путём прямого подключения экзоскелета к нервной системе человека — для этого нужна была многоступенчатая и болезненная хирургическая операция. Для реального мира такой вариант чересчур радикален — вместо этого повышают чувствительность кожных сенсоров.
Модель Phoenix от итальянской компании MES Другая проблема разработки экзоскелетов — высокая себестоимость итогового продукта. На разработку одного прототипа уходит 5—7 лет, а потоковое производство редко достигает масштабов хотя бы тысячи экземпляров. Покупка экзоскелетов остаётся прерогативой крупных компаний, военных и медицинских учреждений — обычному потребителю такая роскошь не по карману. Как правило, операторы оказываются пользователями, но не владельцами своих роботизированных костюмов.
Наконец, ещё одна трудность складывается из предыдущих — и усугубляется традицией государственной тайны: из-за того, что прототипов мало и они редко доступны для изучения, разработчикам из разных уголков планеты приходится снова и снова решать одни и те же проблемы. Мало кому удаётся использовать чужие наработки и применять уже полученный научным сообществом опыт. Курируемые военными проекты в большинстве своём засекречены — возможно, даже о первом в мире экзоскелете мир узнал лишь благодаря его абсолютной практической бесполезности. Но учёные и не думают сдаваться.
Помимо применения в военных, космических и медицинских целях, экзоскелеты способны облегчить жизнь представителям самых разных профессий.
Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих
Это созданный из прочных, но легких материалов каркас, который крепится на теле человека. Термин происходит от греческого "внешний скелет". Экзоскелеты также называют "носимыми роботами". Служат для разгрузки скелета и мышц здорового человека, позволяя ему выполнять различный физический труд не уставая, либо усиливая физические возможности человека за пределы возможностей среднеразвитого человека.
Масса носимой части от 1,6 до 1,9 кг.
А в сложенном состоянии X1 можно сложить в объем шесть литров размеры примерно с лист А4. На выбор несколько цветов. Отправка заказчикам планируется на середину лета этого года.
Сначала в Тверскую область ездили каждое лето, а потом и вовсе перебрались сюда.
Леонид всегда любил физику и еще в школе задумывался над возможностью усилить физические и умственные способности человека с помощью технологий. Выбор вуза был очевиден — Институт атомной энергетики в Обнинске: - Я туда поступил не ради корочки, а ради необходимых знаний. Учиться там очень тяжело — с двойки на тройку перебираешься, каждому сданному экзамену радуешься, как чуду. За "четверки" бегали свечки в церковь ставить смеется.
Сделать экзоскелет, как говорит Леонид, было самым простым и очевидным проектом для студентов. Самый первый образец делали с другом в комнате общежития. Купили железо и компрессор с клапанами в автомагазине, другие части сняли со старого компьютера. На этом экзоскелете отработали пневмомускулы — основную и довольно дешёвую технологию, по которой Леонид и его коллеги делают экзоскелеты и сейчас.
Приходится адаптироваться. Эти условия в общем-то и породили целую плеяду разработчиков экзоскелетов в России. Технология сервоприводов, которая в основном используется для современных экзоскелетов, очень дорогая. Японцы и американцы могут себе её позволить, а вот российские разработчики — нет.
Первый экзоскелет обошёлся Леониду в 4-5 тысяч рублей. Пневмомускулы работают на сжатом воздухе. Управление — кнопочное, то есть на руках "скелета" стояли четыре кнопки, которые запускали компрессор или же включали нужный клапан. Так ребята отработали технологию и решили дальше её совершенствовать.
Экзоскелет Леонида и его друга понравился Институту, их пригласили на телевидение, показывали со "скелетом" на выставках и даже дали грант "Умник" в 400 000 рублей. Все деньги, конечно же, студенты потратили на разработку новых устройств.
Экзоскелет ProEXO Видео: YouTube Особенно важно защитить работников от перегрузок и травм в индустрии строительства, поэтому многие проекты нацелены именно на этот рынок.
Экзоскелеты для строителей помогают снизить мышечное напряжение и повысить их выносливость. Например, экзоскелеты Sarcos Robotics серии Guardian обеспечивают перенос веса из одной части тела на другую при выполнении определенного типа работ. Также они смещают нагрузку с рук на ноги, когда рабочему нужно долго держать руки на весу.
Самая продвинутая версия, ХО, имеет 24 степени свободы и предупреждающие о препятствиях датчики. Она оснащена удобным интерфейсом управления, который отображает различные уведомления. Режим «Свободные руки» позволяет оператору заблокировать руки костюма с грузом на весу, чтобы одновременно выполнять сложные задачи собственными конечностями.
Экзоскелет Sarcos Robotics Видео: YouTube Многие компании выпускают экзоскелеты, обеспечивающие поддержку рук, так как они лучше всего подходят для выполнения задач, связанных с резкой, сверлением и шлифованием поверхностей. Конструкции поддерживают руки и плечи таким образом, что нагрузка от постоянного удерживания тяжелых инструментов уменьшается. Так, EksoVest Bionics задействовала механизм на пружинах в обеих руках экзоскелета, чтобы человеку было проще удерживать на весу тяжелые предметы.
А экзоскелет от компании Levitate Technologies использует систему колесиков с приводами для решения аналогичной задачи. Он представляет собой пояс с четырьмя приводами, которые крепятся к бедрам. Встроенная технология ИИ анализирует походку в режиме реального времени, регулируя поддержку мышц в различных условиях, включая пологие склоны, неровные каменистые тропы, крутые деревянные лестницы и неровные каменные ступени.
Он весит 2 кг и складывается в 6,5-литровый рюкзак. Экзоскелет использует встроенный двигатель мощностью 1 л. Omega поддерживает девять режимов, включая ходьбу, бег, восхождение и езду на велосипеде.
Экзоскелеты и их применение
Фото: spectrum. Активные Активные экзоскелеты используют источники питания, размещенные на самом устройстве. Для того, чтобы наглядно представить активные экзоскелеты, можно обратиться к образам из книг и кинофильмов. Для управления экзоскелетом пользователь прикладывает минимум усилий, за него работают пневматические, гидравлические или электрические приводы.
Управление экзоскелетами может осуществляться следующими способами: при помощи контроллеров позиционирования, при помощи контроллеров силы или крутящего момента, при помощи контроллеров силового взаимодействия. В зависимости от задач, контроллеры экзоскелетов имеют различные программы. Система анализирует уровень нагрузки и положение и автоматически регулирует движения суставов.
Недопустимые движения ограничены конструктивными особенностями системы. Пассивные Пассивные экзоскелеты работают без внешнего энергетического источника. Они функционируют на базе рычагов и противовесов, распределяя нагрузку на тело пользователя по заданным параметрам.
Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела. Он состоит из прочного каркаса и приводов, которые отвечают за перемещения. Такие системы дублируют работу опорно-двигательного аппарата, рассчитывают усилия и безопасность движений. Экзоскелеты делают пассивными и активными.
Первые не увеличивают силу и не забирают на себя физическую нагрузку, а распределяют её по телу. У активных моделей есть свой упор на земле. Они берут часть нагрузки на себя. Так пользователь поднимает больше тяжестей — получается эффект увеличения силы.
Первые экзоскелеты Идеи о костюме, который повышает способности, зародились в фантастике. Принципы на эту тему сформулировал русско-американский инженер-механик Николай Ягн. Правда, дальше теории дело не пошло. Единственная воплощённая задумка — автоматический прибор, подающий воду в паровые котлы — «Друг кочегара».
Первый экзоскелет сделали в Пентагоне. Он назвался — Hardiman. Это был станок с большим манипулятором, в который нужно было вставлять руку для управления. Его грузоподъёмность была 110 кг, но Hardiman не принёс серьёзной пользы.
Он был слишком большим и тяжёлым 680 кг. С 1980-х — появились перспективные проекты. В 1990-х началось производство в разных странах. Костюмы по-прежнему были неуклюжими, но приближались к тому, чтобы использоваться в жизни.
Сейчас большая часть экзоскелетов делается для медицины, армии или промышленности. Экзоскелеты для инвалидов Ekso GT Экзоскелет для реабилитации после инсульта и травм спинного мозга. Ekso GT — это пара роботизированных ног с костылями для ходьбы. Встроенное ПО собирает статистику о том, сколько энергии уходит на каждое движение робота, а какие действия человек выполняет сам.
Рынок экзоскелетов «Википедия» дает нам такое определение экзоскелета: «Устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей». Исходя из этого, первым в мире настоящим экзоскелетом принято считать Hardiman от General Electric, созданный в 60-х годах прошлого века. Он позволял поднять груз массой 110 кг, прилагая усилие, эквивалентное 4,5 кг. Сам Hardiman при этом весил 680 кг, поэтому практического применения так и не нашел. Но время шло, и за следующие 50 лет все изменилось кардинальным образом. Пока немного, но перспективы роста впечатляют. Интересно отметить, что заметная доля выпускаемых сегодня экзоскелетов приходится на Россию. Ярослав Кабаков оценивает ее в 400-600 единиц в год. Сюда входят изделия как промышленного, так и медицинского назначения.
Кто же диктует моду в этом перспективном секторе? Кто уже использует «киборгов» Несмотря на то, что в последние годы рынок пополнили десятки новых игроков, традиционно высокую активность на нем проявляют производители автомобилей. Им необходимо решить проблему быстрой утомляемости работников сборочного производства, которая становится все более актуальной в свете увеличения среднего возраста сотрудников.
И то, что еще десять лет назад казалось невозможным и фантастичным, сегодня постепенно становится частью нашей повседневной жизни. Одним из таких решений стали экзоскелеты — устройства, предназначенные для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Эксперты подчеркивают, что на данный момент разработки экзоскелетов находятся в начальной стадии, предстоит еще много работы для их усовершенствования. На рынок выходит лишь незначительная часть разработок.
Однако уже сейчас экзоскелеты применяются во многих сферах и имеют потенциал для еще более широкого применения. Ниже мы расскажем о применении экзоскелетов подробнее. Промышленность Многие профессии являются тяжелыми для человеческого тела, особенно в области промышленного производства, логистики и сельского хозяйства. Экзоскелеты могут играть очень важную роль в этой области, предотвращая перегрузку, снижая боль и устраняя проблемы со здоровьем. По мнению экспертов, вопросы здравоохранения и потери работоспособности являются основными причинами использования экзоскелетов в промышленности. Потерю работоспособности сложнее оценивать, однако и она добавляет расходов. По оценке британского научно-исследовательского института Work Foundation, 44 млн европейцев, то есть почти четверть всей рабочей силы, страдают от той или иной формы скелетно-мышечных нарушений. Несомненно, эти проблемы помогает решить использование экзоскелетов.
Увидев хорошую возможность, швейцарский стартап Noonee начал исследования по улучшению условий работы с помощью системы Chairless Chair. Разработка представляет собой сидячий экзоскелет для людей, которые работают на линии производства. Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы.
Почти робокопы. Как экзоскелеты помогают в реабилитации инвалидов
Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. В случае экзоскелета членистоногих беспозвоночных экзоскелет образован соединением под названием хитин, который представляет собой достаточно твердый полисахарид, обеспечивающий защиту этого вида животных, а в свою очередь. Гидравлический экзоскелет HULC помогает солдатам выдерживать сверхчеловеческие нагрузки, позволяя нести до 90 кг груза по пересеченной местности в течение нескольких часов без перерыва, сохраняя при этом максимальную мобильность.