Новая реальность: как экзоскелеты постепенно станут частью нашей жизни. Экзоскелеты появляются в новостях нечасто и кажутся вещью из будущего – наравне с летающими такси и роботами-андроидами.
В «Ростехе» создали экзоскелет для руки: говорят, в России аналогов нет
Такие прототипы, как правило, есть только у современных многопрофильных больниц. Пока одни производители помогают встать на ноги больным, другие хотят протянуть руку помощи здоровым. Гибрид человека и машины, созданный учеными в мастерской, изначально задумывался как измерительное устройство, проще говоря, шагомер. С его помощью ученые будут сравнивать походки здоровых и больных людей. На основании этих данных шаг за шагом выведут формулу идеальной походки. Вибромоторы добавим, будут препятствовать человеку совершать неправильные действия", — сообщил руководитель проекта Илья Таратонов. Это позволит здоровым ходить правильно и беречь позвоночник, а больным найти свой путь к выздоровлению. Искусственно выеденная траектория шага для пациентов с диагнозом ДЦП станет основой их реабилитации. Впрочем, универсальный экзоскелет можно будет использовать не только в медицине, но и, к примеру, на производстве.
Модель называется «Экзоатлет-про». Она оснащена встроенной системой нейростимуляции. Техническая новинка работает за счет экзоплаты, четыре привода управляют коленными и тазобедренными суставами, перекат стопы осуществляется с помощью физиологических квадратных пружин.
Американским учёным удалось создать «мягкий» экзоскелет, который возвращает пациентам с болезнью Паркинсона возможность уверенно ходить пешком без посторонней помощи. Paulson School of Engineering and Applied Sciences К нарушениям функций опорно-двигательной системы человека приводят самые разные заболевания, но в случае с болезнью Паркинсона основной проблемой являются периодические застывания на месте при ходьбе, которым предшествует сокращение амплитуды движения конечностей. В результате таких замираний человек может потерять равновесие и упасть, по этой причине пациентам с болезнью Паркинсона сложно передвигаться самостоятельно, особенно на открытых пространствах с множеством отвлекающих факторов. Как сообщает TechCrunch , команде учёных из университетов Гарварда и Бостона удалось создать «мягкий» экзоскелет, который при помощи системы датчиков адаптируется к особенностям походки конкретного человека, и при помощи закреплённых на ногах исполнительных механизмов ненавязчиво придаёт им импульс движения в нужный момент, исключая характерные замирания почти полностью. В ходе испытаний экзоскелета с участием 73-летнего мужчины, страдающего болезнью Паркинсона, было установлено, что без особой тренировки он научился ходить внутри помещений с высокой скоростью и без замираний, а на открытых пространствах характерные застывания на месте случались гораздо реже.
Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. Его можно легко адаптировать под конкретные нужды каждого пациента, чтобы помочь с ходьбой или, например, движением рук. Но и это не все. Конструкция способна, например, уберечь от будущих заболеваний и стать незаменимым помощником на производстве. Корреспондент "Известий" Кирилл Ольков узнал, каким образом. Поделиться Уникальный экзоскелет для реабилитации создали в России Уникальный экзоскелет для реабилитации создали в России Для начала разминка - ходьба на месте, обязательно с правой ноги. Так инструктору проще добиться контакта с пациентом. Стальные механические мышцы послушно сгибаются и дают сигнал, что можно идти. Каждый шаг робота полностью копирует движения здорового человека.
Почти робокопы. Как экзоскелеты помогают в реабилитации инвалидов
| Какими способностями наделяют людей «умные» экзоскелеты | первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии. |
| Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее | Экзоскелет управляется с помощью смартфона, он же пульт-зарядное устройство из двух батарей. |
Экзоскелет для рабочих от Ростеха
Разработка так называемых экзоскелетов движется в двух основных направлениях: создание силовых ассистентов для людей с полноценными моторными функциями и реабилитация пациентов с различными нарушениями опорно-двигательного аппарата. Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей.
В России начинается выпуск дешевых промышленных экзоскелетов
Широкий выбор экзоскелетов для любой сферы бизнеса и индивидуального применения. 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. Экзоскелет для бега (ходьбы) — это вспомогательное устройство, которое изменяет динамику конечностей и суставов пользователя для уменьшения усталости во время естественной ходьбы и бега. Алгоритмы управления экзоскелетом в автоматическом режиме воспроизводят максимально естественный для пациента паттерн ходьбы, что существенно ускоряет восстановление двигательной и нервной активности.
Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности
С экзоскелетом обычный человек превращается в силача, что наглядно продемонстрировал испытатель. В нем можно работать, находясь в статическом напряжении. Например, трубопровод висит, я к нему подошел, чтобы заменить задвижку весом 40 кг. Сам поставил, сам наживил, выбрал удобное положение конструкции экзоскелетного комплекса и выполнил работу, - объяснил испытатель, облаченный в экзоскелет, к которому подвешена та самая заглушка весом в 42 кило. Кусок трубы ему, похоже, совершенно не мешает. Более того, отечественная разработка помогает рабочим защититься от самой коварной травмы позвоночника, которая может возникнуть при подъеме тяжестей из полусогнутого положения. Спина сразу сломается.
Когда человек молодой и здоровый, он не замечает негативных факторов и не думает о последствиях, у него постепенно вырабатывается привычка поднимать вес не ногами, а спиной, а после — привычка начинает доминировать и от нее практически невозможно избавиться.
Экзоскелет X-Soft сконструирован таким образом, чтобы нагнуться и поднять вес спиной было неудобно, то есть приблизили работника к биомеханике спортсмена: прямая спина, присед, нагрузка распределяется на ноги. 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.
Статические экзоскелеты. Это механизмы, которые имеют статичный каркас, к которому подключено основное устройство, которое использует человек, и кабели питания.
Такие экзоскелеты используются в медицине для восстановления опорно-двигательного аппарата. Динамические экзоскелеты. Механизм действует по принципу автономного экзоскелета, с тем отличием, что его энергоснабжение организовано через кабель, который крепится на стационарной раме или рельсе, это территориально ограничивает область его применения в то время, когда он подключен к питанию. Когда экзоскелет полностью заряжен, область его применения ничем не огранивается. Пассивные экзоскелеты.
Они не имеют электрического источника питания. Могут быть использованы для перераспределения веса, аккумулировании энергии например, улучшения эффективности ходьбы , амортизации. Работают на гидравлических приводах или других схожих механизмах. При их использовании оператор преодолевает постоянное незначительное сопротивление, но в заданных положениях конструкция раскрывает свой потенциал и берёт на себя почти всю нагрузку. Псевдопассивные экзоскелеты.
Эти механизмы имеют батареи, датчики и другую электронику, но используют ее лишь для обеспечения вспомогательных функций: работы фонаря или устройства связи. В остальном экзоскелет работает по принципу пассивного устройства. Гибридные экзоскелеты. Это устройства, которые имеют все контроллеры и датчики активного экзоскелета, но используют FES функциональная электрическая стимуляция мышц в качестве активатора. Самыми распространенными моделями экзоскелетов, которые сегодня можно встретить на предприятиях, считаются активные и пассивные.
Разберемся, чем они отличаются друг от друга. Активные и пассивные экзоскелеты: в чем разница? Активные тяжелые экзоскелеты — это механизмы, оснащенные электроприводами. Экзоскелеты с автономным источником питания отличаются высокой мобильностью, поэтому их используют военные, где от выносливости и грузоподъёмности солдата зависит его эффективность на поле боя. Это активный экзо-костюм, который позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности.
Также подобные модели применяются в реабилитационной медицине, поскольку позволяют человеку компенсировать утраченные двигательные функции. Что же касается промышленности, то здесь активные экзоскелеты помогают значительно увеличить силу человека, что, безусловно, важно при поднятии и переносе тяжелых грузов. Стоимость активных экзоскелетов высока: в среднем цена подобных устройств может доходить до 10-15 млн. Поэтому не каждое предприятие способно их приобрести, и на большинстве производств сегодня можно встретить наиболее распространенные и доступные по цене пассивные экзоскелеты Источник фотографии: spectrum.
Экзоскелет позволяет держать оператору тяжёлое оборудование и находиться в одном положении в течение всего рабочего дня. Для арматурщиков Для переноски воды Экзоскелет позволяет находиться в наклонном положении долгое время, увеличивая выносливость и разгружая позвоночник. Экзоскелет помогает переносить тяжёлые бутыли с водой, снимает нагрузку с поясницы и снижает риск получения травмы.
Экзоскелет: от фантастики к реальности
Сообщить новость. Новости. В основе системы TALOS лежит бронированный экзоскелет, который не только защищает солдата от попадания в него пуль и осколков, но также позволяет ему легко и свободно передвигаться по полю боя со снаряжением массой до 45 килограммов. 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. Мы все иногда мечтаем о суперспособностях, а наши ученые – воплощают мечты! Смотри в новом выпуске о суперкостюме, в котором любой почувствует себя Железны. бионический экзоскелет, который позволяет людям с двигательными нарушениями в нижних конечностях достигать вертикального положения и ходить.
Новости по ключевому слову "экзоскелет"
Встроенные в TALOS датчики должны были отслеживать состояние здоровья оператора, приборы ночного видения — увеличивать его обзор, упрощая процесс сбора необходимой информации. В мае 2018-го было объявлено, что пилотируемые испытания начнутся весной следующего года. Но в феврале 2019-го информацию опровергли: разработчики не смогли совладать с трудностями взаимодействия подсистем. Представитель Командования специальных операций США признал, что прототип в настоящее время не готов для работы в обстановке ближнего боя. Новая модель «Ратника» — уже как будто из кино!
Фото: Юрий Пашолок А что же Россия? Сообщается, что в данный момент ведётся разработка экзоскелета для третьего поколения боевой экипировки «Ратник»: кроме увеличения силы и выносливости оператора, новый прототип будет включать в себя подсистемы жизнеобеспечения, управления и связи, защиты и энергосбережения. Предположительно, боевой костюм будет готов к эксплуатации в 2022 году. На Земле он может применяться как вспомогательное устройство для ходьбы, в космосе — будет универсальным тренажёром, поддерживающим здоровье экипажа во время исследовательских миссий.
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.
Работает электромеханическое дополнение к ногам от аккумулятора, с поддержкой быстрой зарядки PD. Автор: Dnsys Источник: www. Управляет механикой двухъядерный процессор с частотой 240 МГц и элементами ИИ. Отслеживается так же пульс пользователя и есть поддержка фирменного мобильного ПО.
С Юнусом уже поработали хирурги, проведено две операции. Один осколок остается в руке, но он подвижности не мешает. А вот другим - поражены мышцы и нервы плечевого сплетения. Для будущего экзоскелета на протезно-ортопедическом предприятии создают корсет - точно по фигуре. Чтобы получить слепок, Юнуса обматывают поверх полиэтилена гипсовыми бинтами. Потом вокруг торса гипсового будем использовать материал высокотемпературный, не можем по телу сделать. По гипсу будем под вакуумом, получится жакет-жилет из пластика. Именно на корсет прикрепляется основная конструкция, которая будет заниматься реабилитационным процессом. Юнус - стройный и мускулистый. 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.
Roam Robotics - компания, которая разработала костюм, позволяющий смягчить нагрузку на суставы и облегчить движения по откосам. В настоящий момент этот костюм можно брать в аренду, но он пока недоступен для продажи. Дистанционное управление В 2014 году на выставке в Германии было представлено еще одно важное применение экзоскелетов. Лаборатория ESA продемонстрировала экзоскелет, позволяющий дистанционно управлять роботом. Вес экзоскелета — всего 10 кг, при этом он имеет возможность управлять роботом на расстоянии 400 км. Робот полностью повторяет движения человека, который надел экзоскелет. Сигналы посылаются с помощью обычной сети мобильной связи. По мнению разработчиков, эта технология имеет огромный потенциал, так как позволит проникать в те места, куда человеку проникнуть невозможно — как, например, для ликвидации последствий аварии на атомном реактора. Ученые уже давно работали над тем, чтобы можно было отправлять роботов вместо людей в районы аварий и катастроф, однако до сих пор остро стоял вопрос наличия электричества и сетей коммуникации. Новый экзоскелет работает на батареях и передает сигналы по мобильной связи. Таким образом, он может работать даже в таких районах, где разрушена инфраструктура. Пока робот получает сигналы по мобильной связи, он работает. Важно отметить также и то, что робот передает то, что он «чувствует» оператору, который носит экзоскелет. Эта сенсорная информация также очень важна, чтобы справиться со сложными ситуациями. Так, например, необходимо по-разному действовать, если нужно сдвинуть камень или вытащить из-под завалов человека. Космос Из предыдущего пункта логически следует возможность применения экзоскелетов в космосе, когда необходимо взять материалы на пробу или попасть в труднодоступные для человека районы.