Что такое экзоскелет и как он работает? Да, экзоскелет – это своеобразный «костюм» или устройство, которое способно увеличивать физические возможности человека, за счет особого строения каркаса. Ведущие страны занимаются разработкой экзоскелетов для включения в перспективные боевые экипировки. Доверенные платформы – Самые лучшие и интересные новости по теме: Россия, армии, экзоскелет на развлекательном портале.
Что такое экзоскелет
| В этом году российские военные получат первый серийный армейский экзоскелет | Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. |
| Экзоскелеты и их применение | Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений. |
| Инженер в тверской глубинке создает недорогие экзоскелеты, чтобы помочь парализованным людям - ТИА | Экзоскелет ProEXO разработан для оптимизации процессов на производстве и позволяет выполнять широкий перечень операций, повышая до двух раз производительность труда в компаниях, где используется физический труд. |
Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности
По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку. По сути, усиливающие экзоскелеты — это аналог DLC в компьютерных играх, дополнение к базовой версии игры. «По предварительным расчетам, наши экзоскелеты будут стоить как минимум втрое дешевле, чем существующие на рынке аналоги», — сказал руководитель исследовательской группы и магистерской программы «Роботизированные беспилотные системы и эргономика». 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.
В «Ростехе» создали экзоскелет для руки: говорят, в России аналогов нет
Экзоскелет снимает нагрузку с поясничного отдела при подъеме и переносе грузов массой до 60 кг, разгружает руки пользователя при работе с рабочими инструментами массой до 15 кг. Экзоскелет в целом представляет собой устройство, предназначенное для снижения нагрузки на человека и/или увеличения мускульной силы человека за счет использования внешнего прочного каркаса. На ИННОПРОМ-2023 представлена уникальная российская модель экзоскелета для реабилитации людей с ограниченными возможностями, конкретно — с нарушением функций ходьбы. Экзоскелет ЭкзоАтлет доступен для индивидуального пользования дома, на работе или для других ежедневных задач. Что такое экзоскелет В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела.
Экзоскелеты и их применение
Медицинские экзоскелеты Можно выделить одну общую категорию — медицинские экзоскелеты, внутри которой существует разделение на подкатегории. Это, как и в случае с моделями для производства, пассивные и активные устройства, а также на портативные вспомогательные и стационарные лечебные тренажеры. Портативные экзоскелеты выполняют роль протезирующую искусственного восстановления утраченных функций, выполнения их вспомогательным устройством , а стационарные — реабилитирующую восстановления естественных возможностей самого организма. Фото: hocoma. Фото: robogeek. Бедренные и коленные суставы сгибаются и разгибаются двумя электродвигателями на каждую ногу. Устройство выдерживает вес пользователя, которому, возможно, всё равно потребуются костыли для сохранения равновесия. На пульте управления расположены кнопки для активации шагов и установки темпа: быстрая ходьба, медленная ходьба, подъем по ступенькам, остановка и т. Экзоскелеты для военных Возможно, в ближайшем будущем мы увидим серийную версию экзоскелета, которая превращает солдата в персонажа из вселенной Marvel.
Однако в настоящее время разрабатываются экзоскелеты для военных, которые призваны снизить уровень нагрузки при передвижении на длительные дистанции с высокой нагрузкой. Фото: lockheedmartin. Новый экзоскелет для нижней части тела ONYX продемонстрировал способность повышать мобильность и снижать утомляемость пользователей.
Он по-прежнему обладал рядом серьезных недостатков и не мог быть реализован: технологий того времени было недостаточно для того, чтобы создать такую сложную конструкцию. Компьютеры были медленными, и обработка команд занимала огромное количество времени; а сами костюмы получались громоздкими, невероятно медленными и нефункциональными.
Только в 2000 году военные разработки США начали показывать первые успешные и перспективные результаты. Оборонное агентство DARPA при Пентагоне потратило более 75 миллиардов долларов на производство полноценного экзоскелета, призванного дополнить человеческое тело и повысить его производительность. Принцип работы экзоскелета должен был позволить солдатам без проблем переносить тяжелейшие грузы, крупные орудия и раненых однополчан. Однако проект не был позитивно воспринят американским обществом, которое не видело смысла тратить столько бюджетных средств на невыполнимый, по их мнению, план. Резонанс был довольно серьезным.
Настолько, что разработка временно приостанавливалась. Впрочем, DARPA было не единственным на этом поле — все это время созданием инновационной системы, которая считывала сокращения мышц человека и передавала сигналы для управления механическими мышцами костюма, занималась негосударственная робототехническая компания Sarcos. Результатом именно ее кропотливой работы стал американский экзоскелет XOS, который в 2005 году произвел настоящий фурор. Позднее Sarcos была куплена организацией Raytheon, но идея создания экзоскелета не была забыта — через пять лет был представлен костюм нового поколения XOS 2. Разумеется, лучше, быстрее и эффективнее.
Его создание настолько взбудоражило общественность, что экзоскелет включили в пятерку объективно лучших инноваций в военной сфере. Одновременно к растущей волне тренда на экзоскелеты подключилась и японская компания Cyberdyne, которая в том же 2010 году представила роботизированный костюм HAL. В отличие от первых наработок западных коллег, японский экзоскелет был создан для того, чтобы возможность жить здоровой и полноценной жизнью получили инвалиды и пожилые люди. Необходимость облегчить управление экзоскелетами и отдельными роботизированными протезами подтолкнула к развитию технологию управления с помощью импульсов человеческого мозга. Области применения экзоскелетов Несмотря на то, что первичной областью применения экзоскелетов была именно военная отрасль, технология роботизированных костюмов — это серьезный прорыв, способный вывести медицину на качественно новый уровень.
Довольно очевидно, что роботизированный костюм может помочь людям с ограниченными возможностями восполнить утраченные функции организма. Как временно, так и на постоянной основе. Безусловно, сейчас подобные костюмы или протезы стоят слишком дорого, чтобы у даже самых развитых стран была возможность обеспечить ими каждого нуждающегося. И тем не менее уже сейчас медицинские экзоскелеты используют для реабилитации людей, переживших инсульт или инфаркт, из-за которых были временно утрачены определенные двигательные способности организма.
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.
Помогает поднять груз в 5 раз больше, чем может человек. Нужен для реабилитации парализованных. Приводы этого экзокостюма работают от импульсов мускул. REX Скелет для людей с дисфункцией ног.
Устройство также обусловлено индивидуальностью человеческого тела — люди все разного роста, разной комплекции, и надо как-то обеспечить доступ к этому устройству людям с разными антропометрическими параметрами. Для этого были разработаны специальные механизмы настройки бедра, голени, стопы. Биомеханика ходьбы или как организм управляет экзоскелетом Единственным движителем в организме являются мышцы, их в ходьбе участвует более 200, и каждая из них работает строго в свою фазу шага, то есть локомоторного цикла, и если происходит какой-то сбой, то это уже ходьба неправильная, так называемая патологическая. И некоторые мышцы просто невозможно запустить, потому что, что-то произошло с элементами нервной системы, с этим уже ничего не сделать. При разработке экзоскелетов ученым пришлось изучать соматическую нервную систему и составляющие ее нейроны — принципы их действия, особенности передачи информации к мышцам в виде электрических импульсов, а также функционирование мышц, их синхронизацию во всем теле.
Далее разговор переходит к примерам из работы с отдельными пациентами. Елена Письменная рассказывает подробности реабилитации людей с различными травмами и заболеваниями — рассеянным склерозом, спинальными травмами и зачем им нужны экзоскелеты.
В России начинается выпуск дешевых промышленных экзоскелетов
первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии. В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Российский армейский экзоскелет ЭО-01.02 от компании «ГБ Инжиниринг». Фото © РИА Новости / Илья Питалев. устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции.
Железные мышцы: уникальный медицинский экзоскелет создали в России / РЕН Новости
«Экзоскелет — это движение вперёд, и наши предприятия оборонно-промышленного комплекса, создающие высокотехнологичные вооружения, вполне успешно могут справиться с изготовлением экзоскелетов самого разного типа. Экзоскелет ЭкзоАтлет доступен для индивидуального пользования дома, на работе или для других ежедневных задач. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях.
В США создан экзоскелет, позволяющий пациентам с болезнью Паркинсона стабильно передвигаться пешком
Специалисты говорят, «натура» для работы над слепком удобная. Свою историю предприятие ведет с военного 1942 года - небольшой протезной мастерской, созданной для помощи фронтовикам и мирным жителям Сталинграда. Сейчас благодаря сочетанию медицины и производства здесь оказывают комплексную помощь при заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Также сопровождаем пациента на всем процессе, - говорит директор Волгоградского филиала ФГУП «Московское протезно-ортопедическое предприятие» Дмитрий Кривомлин. Как только для Юнуса будет готов фиксирующий корсет, за дело возьмутся специалисты медицинской компании, которые при участии волгоградских ученых внедряют инновационные разработки. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть.
Человек начинает разрабатывать мышцы, ликвидировать проблемы. Должны восстановиться все функции, и он может вернуться в строй, - пояснил директор медицинской компании Евгений Зозуля. Конечно, Юнусу будет прописан комплекс упражнений, но при использовании экзоскелета в повседневной жизни рука будет в течение дня разрабатываться и сама собой. До изготовления экзопротеза он будет оставаться в Волгограде. С ним - жена и кроха-дочка, дома еще сын, на год постарше.
Юнус внимательно следит за ходом спецоперации. Поставленные задачи там выполняют не только однополчане, но и родные. Постоянно переживаю.
Разработчики планируют изменить конструкцию, и следующая версия экзоскелета станет легче на восемь килограммов. Зачем нужен экзоскелет Подобные экзоскелеты используют для спасательных операций, в медицине. В первом случае они помогают разбирать завалы и защищать спасателей от обломков, во втором — служат для реабилитации людей с ограниченными возможностями. Это могут быть пациенты с локомоторными двигательными нарушениями функций ног из-за травм, операций, заболеваний опорно-двигательного аппарата или нервной системы. С экзоскелетом больной получает возможность вставать, садиться, ходить, подниматься и спускаться по лестницам без посторонней помощи. 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.
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. К новым устройствам предъявляются требования по синхронизации экзоскелета с переносимым боекомплектом, что в свою очередь стимулирует развитие новых линеек вооружения, которые совместимы с такими устройствами, и соответствующим ПО. Военное ремесло является и драйвером НТП научно-технического прогресса , и одним из его главных бенефициаров. Развитие умных систем не прошло мимо индустрии экзоскелетов — данные технологии в потенциале могут быть использованы в аппаратуре распознавания «свой-чужой», средствах обработки и отображения информации, ориентирования и предупреждения об опасности. В то время как первые модели экзоскелетов для военных мало чем отличались от производственных экземпляров, новейшие образцы помимо стандартной системы с «ногами» включают в себя также дополнительные элементы экипировки специальные каски, бронежилеты, перчатки и тп.
В дальнейшем список сопутствующего дополнительного обмундирования для защиты, ведения боя и жизнеобеспечения будет только расширяться. Этому же способствует и тенденция к облегчению элементов.
Тяжелый подъемник компании Raytheon Разработанный для переноса больших ящиков, контейнеров и предметов, мех Heavy Lifter предоставляет пилоту высокую степень свободы и ловкости. Компания Jered Industries разрабатывает Beetle — огромного меха на гусеничном ходу весом 77 тонн. Пилот защищен стальной обшивкой. Компания General Electric разрабатывает первую кибернетическую шагающую машину, пилотируемого меха с гидравлическими руками и ногами. В лабораториях Массачусетского технологического института разработано маленькое робототехническое насекомое Ghenghis, способное двигаться по пересеченной местности, сохраняя равновесие.
Компания Honda представила своего первого человекоподобного робота, P1, который может ходить на двух ногах. В настоящее время этот проект развился в гуманоида «Асимо». Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США DARPA запустило программу разработки экзоскелета, пригодного для использования в военных целях. Выбор остановился на модели Sarcos XOS. Компания Tmsuk и Киотский университет разработали T-52 Enryu — одного из первых спасательных роботов для использования японскими аварийными службами. Японский производитель техники Sakakibara-Kikai разрабатывает первого полноценного двуногого меха. Огромная машина в высоту составляет 3,4 м.
Компания Lockheed Martin демонстрирует универсальное транспортировочное устройство для человека HULC — экзоскелет, специально предназначенный для ношения американскими солдатами. Компания Rex Bionics выпускает экзоскелет Rex — устройство, состоящее из пары роботизированных ног, которое может помочь парализованным людям вставать и ходить. Компания Honda проводит в Чилийском реабилитационном институте испытания своего устройства Walking Assist. Цель разработки — помочь людям, перенесшим инсульт, снова начать ходить. Топ 5 киномехов Бродяга. Новый Человек-паук. Костюм человека-паука в реальной жизни Согласитесь, было бы здорово обладать органами чувств пауков в реальной жизни?
Вы не поверите, но теперь это возможно благодаря интереснейшему исследовательскому проекту, реализуемому в Иллинойском университете. Костюм SpiderSense взаимодействует с некоторыми из миллионов рецепторов кожи, позволяя передавать информацию об окружающей среде человеку, надевшему костюм.
Экзоскелет для инвалидов
И так, постепенно, собирался первый «Франкенштейн». У того костюма везде были сварочные швы, так что смотрелся он жутковато. К тому же экзоскелету не хватало жесткости, так как он был сделан из вязальной проволоки. Когда я его разобрал, то увидел, что спина из-за нагрузок выгнулась. Я учел эти ошибки при разработке второго костюма — усилил каркас, добавил новые точки подвижности. Всего с дедушкой мы сделали два варианта, я конструировал как пассивные, так и активные экзоскелеты. Сейчас я разрабатываю уже пятый активный костюм. Чем они отличаются? Такие костюмы есть, например, в армии и на промышленном производстве.
А пассивный костюм разгружает и лишь частично переносит вес, который берет на себя человек. У существующих активных экзокостюмов есть проблема — они очень малоподвижны. Человек не может, например, бегать в промышленном костюме, он даже ходит в нем с трудом, поскольку конструкция очень массивная. Пассивный бронированный экзоскелет. Фото из личного архива собеседника — Какой первый груз ты поднял, когда сконструировал свой экзоскелет? Какие были ощущения? Тяжесть, конечно, немного ощущалась, но основную нагрузку костюм брал на себя. Вообще, в экзоскелете чувствуешь себя примерно так же, как когда ты ведешь машину.
Например, если какая-то гайка не закручена, ты тут же это ощутишь.
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. Помогает поднять груз в 5 раз больше, чем может человек. Нужен для реабилитации парализованных. Приводы этого экзокостюма работают от импульсов мускул. REX Скелет для людей с дисфункцией ног.
Он помогает ходить, вставать, садиться, подниматься по лестнице, двигаться назад и даже делать «лунную походку».
Экзоскелет для инвалидов представляет собой особый тренажер, который удерживает тело человека в вертикальном положении, при этом приводя в действие механизмы, заставляющие обездвиженные конечности осуществлять простейшие движения. Благодаря этому мозг пациента формирует определенную модель движения, которую по прошествии длительного периода обучения может начать воспроизводить самостоятельно. Даже если экзоскелет для инвалида не справляется с задачей полного восстановления работоспособности конечностей, потерявших активность, обеспечение вертикального положения и возможность передвижения позволяют повысить качество жизни пациентов. Промышленный экзоскелет Промышленные предприятия внедряют экзоскелеты с целью предотвращения производственных травм, развития производственных заболеваний, а также для повышения выносливости и производительности труда работников. Распространены пассивные устройства, которые снимают повышенную нагрузку с опорно-двигательного аппарата для минимизации риска получения травм, а также активные промышленные экзоскелеты, берущие на себя большую часть нагрузки и представляющие пользователям дополнительные возможности. Боевой экзоскелет В военной сфере роботизированные носимые комплексы позволяют повысить эффективность выполнения задач. Боевые экзоскелеты являются частью экипировки солдат и повышают их скорость, ловкость, силу, выносливость, могут хранить в себе устройства для навигации, разведки и так далее. Как правило, они представляют собой носимые роботизированные комплексы активного типа. Создаются устройства с переменным режимом работы в зависимости от необходимых в определенный период времени функций — активным и пассивным.
Механизм робота-экзоскелета Основой конструкции экзоскелета является металлический или произведенный из легких прочных полимеров корпус.
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. В сентябре 2019 года компания Hyundai представила общественности пассивный поддерживающий экзоскелет Vest Exoskeleton VEX , предназначенный для снижения утомляемости работников сборочных линий.
Компания Ford сделала ставку на стороннее решение, еще в 2018 году начав внедрение пассивного экзоскелета EksoVests от Ekso Bionics сразу на 15 своих заводах. Отзывы поступают наилучшие. Что касается немецких автопроизводителей, то пассивные экзоскелеты с поддержкой верхних конечностей уже три года активно применяются на конвейерах Audi и BMW. В 2018-м весьма успешные испытания промышленных экзоскелетов компании Ottobock прошли на заводе Volkswagen в Братиславе. Не отстают и производители самолетов.
Что такое экзоскелет
Положительные изменения отмечаются в психологическом статусе пациентов, в частности, уменьшении степени выраженности депрессии.
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. При подъеме и переноске тяжестей всю нагрузку на себя берет экзоскелет, в противном случае появилась бы опасность травмирования оператора. У HULC нет «рук» — их заменяет специальный подъемный механизм Для определения движений оператора применяется набор сенсоров, а встроенный компьютер в режиме реального времени обрабатывает полученные данные и дает команды приводам.
По словам директора предприятия, в будущем цена может снизиться. По каким-то причинам информации о нем не так много. Активно об устройстве писали примерно пять лет назад, а в начале 2015 года появились данные о том, что Raytheon продала технологию и наработки американскому стартапу Sarcos. Последняя назвала себя лидером в робототехнике, разместив на сайте видео с демонстрацией возможностей XOS. Вероятно, Sarcos не станет концентрировать свою деятельность на военных задачах, а отдаст предпочтение гражданскому сегменту.
Модель XOS 2 представляет собой один из наиболее мощных экзоскелетов оператор способен поднять груз в 90 кг несколько сот раз практически не утомляясь , однако это вылилось в его ключевой недостаток — необходимость проводного подключения к источнику питания. С помощью костюма можно не только поднимать действительно тяжелый груз, но и переносить его. Правда, недалеко — кабель-то короткий. Самым доступным среди упоминаемых устройств оказался проект, представленный группой инженеров в конце 2014 года. Он не предназначен для медицинских целей или применения военными, а скорее понравится пешим туристам.
Это полностью механическая конструкция, которая задействует пружину, чтобы снизить нагрузку на икроножные мышцы и ахилловы сухожилия. Используя устройство, человек затрачивает меньше энергии на передвижение и, как следствие, может пройти больше. В ролике можно заметить провода, которые подключены к сенсорам для сбора необходимой инженерам информации. Эксперты уверены: в последнее время активности в данном направлении стало больше и деньги выделяются не только на проекты военных. Экзоскелеты не станут доступны всем желающим в ближайшем будущем, но и медицинское обслуживание в свое время мог себе позволить далеко не каждый.
Испытаний с привлечением оператора не проводилось. В итоге исследования были сосредоточены на разработке одного из манипуляторов экзоскелета. Несмотря на то, что разработчикам удалось добиться целевого показателя грузоподъёмности в 750 фунтов 340 кг , масса самого устройства составляла почти три четверти тонны, что более чем в два раза превышало массу поднимаемой полезной нагрузки. Справа — прототип экзоскелета «Hardiman» В 1970-х годах югославский ученый Миомир Вукобратович создал прототип экзоскелета с пневматическим приводом, который должен был помочь парализованным людям снова встать на ноги. Российские и европейские ученые впоследствии брали за основу проект Вукобратовича при создании своих технологий.
Так, в начале 1980-х годов появился экзоскелет для инвалидов из Центрального института травматологии и ортопедии имени Н. Интересно , что известный российский проект ЭкзоАтлет делается учеными, которые как раз изучали проект Вукобратовича в МГУ. Экзоскелет Миомира Вукобратовича Отсутствие компактных и безопасных источников энергии, нехватка эффективных силовых компонентов и средств управления значительно тормозили развитие экзоскелетов. Лишь к середине 2000-х годов идея создания «силового костюма» начала претворятся в жизнь. Агентство финансировало 50 млн долларов различным участникам в рамках пятилетней программы.
Источник — Army Technology На текущий момент экзоскелетная тематика становится одним из наиболее динамично развивающихся направлений сервисной робототехники, разработкой собственных экзоскелетных комплексов занимаются десятки научных организаций и промышленных предприятий в ряде стран мира, в том числе США, Япония, Израиль, Германия, Китай, Франция, Новая Зеландия, Норвегия, Великобритания, Южная Корея, Италия и Россия. Почему именно промышленные экзоскелеты? Анализ мирового опыта позволяет сделать вывод о том, что в настоящий момент существует три ключевых сферы применения экзоскелетных модулей и комплексов на их основе: экзоскелеты военного назначения; реабилитационные экзоскелеты и экзоскелеты для компенсации недостатка подвижности лиц с ограниченными возможностями; экзоскелеты для применения в промышленности. Наибольший интерес на сегодняшний день вызывает именно направление промышленных экзоскелетов, и тому есть несколько причин.
По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку. В случае с жилетом — вес рук и груза давит на опоры, которым не дают опускаться пружины, усилие переходит на каркас, который опирается на более сильную нижнюю часть тела и переносит туда давление груза, освобождая от лишнего напряжения руки, шею и верхнюю часть спины.
Преимущества экзоскелетов уже оценили крупнейшие мировые производители машин и самолетов и применяют их на своих заводах. На рынок выходят всё новые модели: например, для видеооператоров. Существуют и экзостулья — что-то вроде откидной табуретки, которая всегда с тобой и удобно регулируется по высоте.
Какими способностями наделяют людей «умные» экзоскелеты
Несмотря на то, что идея использования внешнего каркаса для усиления мышечной силы человека и использования такого устройства для реабилитации людей с поражением опорно-двигательного аппарата, лежала на поверхности, воплотить эту идею на практике очень долго не удавалось. Несовершенство технологий, недостаток необходимых материалов, отсутствие мобильных источников питания - все это не позволяло создать экзоскелет, который мог использоваться в практической медицине и повседневной жизни людей с инвалидностью. Реализовать эти наработки ученых и инженеров удалось лишь с наступлением XXI века. В 2008 году японская компания Cyberdyne представила роботизированный костюм HAL, который был предназначен для помощи людям с инвалидностью и парализованным людям. Робот с анатомической параметризацией Что же представляют собой современные экзоскелеты? Термин «экзоскелет» происходит от греч. Из-за того, что эта конструкция оснащена множеством электронных устройств, экзоскелеты иногда называют носимыми роботами. Если не вдаваться в технические нюансы, то экзоскелет можно описать как внешний каркас, который фиксируется на теле человека и позволяет ему передвигаться за счет увеличения силы мышц и расширения амплитуды движений. В некоторых случаях экзоскелет может полностью взять на себя двигательные функции человека, имитируя естественные движения при ходьбе, вставании из положения сидя и обратно и т.
Экзоскелет повторяет биомеханику человеческого тела, пропорционально увеличивая усилия при движениях различных его частей. Эти соответствия между человеческим телом и экзоскелетом называют анатомической параметризацией. Чем точнее и тоньше может быть проведена анатомическая параметризация, проще говоря - подгонка элементов конструкции экзоскелета к телу человека, тем функциональнее и удобнее в использовании он будет. Управление экзоскелетом осуществляется с помощью джойстика, установленных на корпусе или костылях кнопок, посредством беспроводной связи через смартфон, планшет или компьютер. В зависимости от технических возможностей и программного обеспечения экзоскелет может выполнять команды «встать», «сесть», «идти», «стоять», «повернуться» и т. Конструкторы и разработчики экзоскелетов уже сегодня работают над тем, чтобы принципиально изменить управление экзоскелетом и перейти от заранее заложенных в программу алгоритмов движений к выполнению команд пользователя, подаваемых им силой мысли. Вот только движения будут выполняться не мышцами, а экзоскелетом. Такая возможность появилась с возникновением интерфейсов мозг-компьютер.
Разработкой нейроинтерфейсов и их внедрением в конструкцию экзоскелетов сейчас занимаются многие исследовательские центры, в т. В настоящее время медицинские экзоскелеты изготавливаются во многих странах мира, но чаще всего это любительские разработки или прототипы, не попадающие в серийное производство. Давайте рассмотрим наиболее популярные модели современных экзоскелетов. Экзоскелет REX - одна из немногих моделей, которая может использоваться в бытовых условиях. Модель REX P предназначена для реабилитации и использования в домашних условиях. Можно ее использовать и для передвижения вне дома, но это довольно проблематично из-за значительных габаритов устройства. Рассчитана на пользователей с нарушениями работы опорно-двигательного аппарата, в т. Позволяет идти вперед и назад, повернуться, сесть и встать, стоять на одной ноге, идти по лестнице и по наклонным плоскостям.
Высокоемкостной съемный аккумулятор позволяет использовать экзоскелет весь день. Когда пользователь не двигается, заряд батарей не тратится.
Экзоскелет — это мобильный тренер, который говорит: «Парень, береги спину! Парадокс экзоскелета в том, что он больше всего нравится тем, кому меньше всего нужен. Если экзоскелет кажется неудобным, значит, он вам точно нужен, потому что ваша спина работает неправильно. X-Soft хорошо фиксирует позвоночник в правильном положении, за счет чего происходит выпрямление осанки, начинают лучше работать мышцы, которые ранее не работали или работали плохо. При правильном положении позвоночника улучшается кровоток и работник в целом чувствует себя лучше. Перспективы развития Адаптация скелетов под конкретную задачу, под конкретные профессии или даже под конкретных работников — то, куда развивается это направление сегодня.
Грудная часть экзоскелета X-Soft не подходит женщинам, поскольку сдавливает молочные железы. Чтобы решить эту проблему, необходимо снизить жесткость корсетной части, таким образом был разработан X-Soft lady — скелет Exorise, предназначенный специально для девушек. Экзоскелет X-Rise был разработан для работы с поднятыми над головой руками, например, на конвейерной сборке. X-Rise — это пассивный экзоскелет для верхней части тела, который поднимает и поддерживает руки работника, снимая нагрузку с плеч и перенося вес на бедра. Колени также страдают от перегрузок и являются проблемной зоной многих работников. Чтобы обеспечить хорошую механическую защиту колена, голени, бедра, помочь человеку разогнуться и снизить усталость, когда он долго работает на корточках, был разработан скелет X-Jump. Идет движение в сторону разработки активных скелетов — это вычислительные процессы для управления, аналитическая платформа внутри скелета, персонализация. Человек — организм, снабженный двумя мозгами: головным и спинным.
Головной мозг посылает сигнал спинному мозгу, а спинной мозг — сигнал мышцам рук и ног. Активные экзоскелеты помогают людям с нарушенными нейронными связями снова ходить и двигаться. Это обратный процесс: сам экзоскелет учит человека получать сигналы. Мы считаем, что будем хорошим толчком развития системы наподобие Neuralink Илона Маска. Сертификация Изначально, когда мы выходили на рынок, мы понимали, что нормативно-правовой документации по экзоскелетам в России нет, и нет понимания, что такое «экзоскелет». Это СИЗ, это какой-то инструмент, это средство малой механизации? А само понятие в законодательстве просто отсутствовало. С 2019 года в России работает инициативная группа по созданию экзоскелетов, в которой есть медики, ФСС, Минтруд, представители крупнейших промышленных предприятий, также туда входят и производители российских экзоскелетов.
Цель— создать нормативно-правовую базу, документы, на которые можно будет ссылаться, чтобы постепенно прийти к сертификации экзоскелета как СИЗ, поскольку сейчас экзоскелеты не сертифицированы. Уже готовы 3 ГОСТа по экзоскелетам и готов перечень предупредительных мер, есть первичная документация. С сентября 2023 года начинает действовать перечень предупредительных мер. Была проделана большая работа, которую рассматривал Минтруд, ФСС. Совсем скоро экзоскелет станет полноценным средством индивидуальной защиты. Главная проблема торможения развития экзоскелетов в России — отсутствие нормативной базы. Пока экзоскелеты на законодательном уровне не стали средствами индивидуальной защиты, российские предприятия не могут их свободно использовать. Например, ПАО «Сургутнефтегаз» — предприятие с большой долей государственного участия, поэтому без сертификатов и ГОСТов они не могут внедрять экзоскелеты в производство, несмотря на то, что им это интересно.
ПАО «Северсталь» — предприятие с более продвинутым менеджментом. Компания осознала, что им это необходимо, поэтому они взяли скелеты на тестирование, самостоятельно написали проект тестирования, провели испытания, а после — собрали обратную связь и по результатам работы написали рекомендации, на каких участках производства рекомендуется использовать экзоскелет с целью снижения риска и нагрузки на ОДА.
По данным издания "Военное обозрение" цель таких проектов от ЦНИИТочмаш — это создание экзоскелета, который снижает физические нагрузки, а также помогает преумножать собственные силы носителя экзоскелета. Источник: PowerWalk - Exoskeleton Report Перспективы С развитием технологий в области материалов, механики и информации экзоскелеты становятся все более продвинутыми в своей функциональности и более доступными для использования в различных областях.
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.
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. В сентябре 2019 года компания Hyundai представила общественности пассивный поддерживающий экзоскелет Vest Exoskeleton VEX , предназначенный для снижения утомляемости работников сборочных линий. Компания Ford сделала ставку на стороннее решение, еще в 2018 году начав внедрение пассивного экзоскелета EksoVests от Ekso Bionics сразу на 15 своих заводах.
Экзоскелет: что это такое и где их используют
Команда разработала тренажерный комплекс для тренировки спастической кисти руки, включающий экзоскелет и управляемый интерфейсом мозг-компьютер (ИМК). Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей. Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. В этой статье рассказываем о современных экзоскелетах — что это такое, как они устроены и где применяются.