Экзоскелет — это роботизированный костюм, который может дополнить функции человека, повышая его эффективность и физические (в фантастических планах на будущее, впрочем, даже ментальные) способности. В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Ожидается, что к 2027 году рынок экзоскелетов будет расти в среднем на 12,5% в среднем на 12,5%. Основными факторами, способствующими росту рынка экзоскелетов, являются растущая распространенность инсульта и гериатрического населения во всем мире.
Что такое экзоскелет
Студент факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО Алексей Ледюков создал экзоскелет, который в перспективе сможет поднимать до 80 килограммов. Условно все экзоскелеты можно разделить на два вида: те, что восполняют утерянные возможности, и те, что усиливают имеющиеся. Что такое 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.
Экзоскелеты – доспехи будущего
Промышленные экзоскелеты H-Lex Аппарат для подъёма тяжестей от Hyundai. Он подходит для маломобильных людей, но неудобен из-за больших габаритов. Поэтому основной упор сделан на работу в промышленности. Там, где приходится поднимать до 60 кг. Chairless Chair Этот экзостул для тех, кто работает на ногах. Он снимает напряжение в мышцах, когда нужно долго находиться в полуприседе, сидеть на корточках или стоять. Удобно для работы в цеху, на упаковочной линии, кухне, парикмахерской. Аппарат гибкий и подвижный.
Exosuit Разработка для водолазов, которая помогает выдержать давление воды и низкую температуру на глубине 300 метров. По сути, это усиленный водолазный костюм весом в 240 кг с четырьмя двигателями. MS-02 PowerLoader Роботизированный костюм для многих задач. Разработчики предлагают использовать его в спасательных операциях, где нужно поднимать объекты массой до 100 кг. В системе есть несколько манипуляторов, а в подошвах «ног» расположены датчики. Они анализируют нагрузку на человека в шести векторах и рассчитывают, сколько машинных усилий нужно приложить для помощи. Конструкция дублирует опорно-двигательный аппарат, убирая с него часть нагрузки.
Она постоянно висит на человеке в деактивированном состоянии, но автоматически распознаёт момент начала работы и включается. Он закрепляется на плечах, бёдрах и пояснице. Основная задача — убирать нагрузку с позвоночника и мышц спины во время переноса тяжестей. Российские экзоскелеты ЭкзоАтлет Российская разработка для реабилитации пациентов с проблемами ног и спинного мозга. Один из пилотов и амбассадоров ЭкзоАтлета — параолимпийский чемпион по кёрлингу на колясках Виталий Данилов. Экзоскелет Стоханов Промышленный экзокостюм от разработчиков из Перми. По расчётам, он увеличивает производительность труда в машиностроительной, строительной и аварийно-спасательной работах в 2-5 раз.
ExoBelt Пассивный экзоскелет от компании «ЭкзоАтлант». Проект пока в стадии разработки.
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. Управляется с помощью джойстика и кнопок управления.
Довольно прост и удобен в управлении. Надевается 5-10 минут. Вес - 38 кг. Рассчитан пользователей с ростом от 1 м 42 см до 1 м 93 см и массой тела до 100 кг.
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.
Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации Общество Автор: Лариса Лазуко 26. Рядовой Юнус фамилию мы намеренно не называем родом из Дагестана. При выполнении задачи оказался под минометным огнём. Поврежденную руку ранее прооперировали военврачи. Теперь задача - восстановить подвижность. В Волгограде специалисты соберут персональный экзоскелет верхней конечности. Едва приехав в Волгоград, Юнус знакомится с докторами, которые теперь займутся его рукой. Кисть работает. Да, пока кисть ослаблена. Чтобы натренировать мышцы конечности, должны заработать ее суставы. Но сама рука после осколочного ранения по-настоящему не слушается. На вооружении волгоградских специалистов - инновационные технологии. В реабилитации поможет экзоскелет. Свежее ранение впервые.
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
Устройство разработано таким образом, что способно полностью повторять биомеханику человека и пропорционально увеличивать его физические показатели. Подробнее об одной из отечественных моделей рассказывается в статье «Экзоскелет «Ратник-3» — будущее пехоты армии РФ». История создания экзоскелетов В середине 20 века велась разработка экзоскелетов сразу в нескольких странах одновременно. Одними из первых, кто добился в этом успеха стала компания General Electric из Америке, а устройство получило название Hardiman. Конструкция была чрезвычайно объемной, громоздкой и охватывало все тело. Основное назначение Хардимана — помогать пользователю поднимать и переносить большие тяжести.
Принимая во внимание то, как устроен экзоскелет от Дженерал Электрик примерно в тоже время 60-70-е года 20 века были разработаны экзоскелеты медицинского назначения: в институте Михайло Пупина в Сербии и в Университете Висконсин-Мэдисон в США. Однако в серийное производство технология была запущена только в начале двухтысячных и одной из первых моделей, помогающей восстанавливать двигательные функции человека был Lokomat. Какие бывают? Чтобы обеспечить удовлетворение потребностей в различных областях инженерами были созданы несколько типов экзоскелетов. В первую очередь они могут быть активными и пассивными по принципу работы.
Не сложно догадаться, что активный экзоскелет имеет в своем строении предусмотренный элемент питания, за счет которого и происходит движение приводов.
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. Также можно было бы использовать их для поднятия тяжестей.
Впрочем, разработки Янга в области первых костюмов Железного человека так и не увидели свет, а сам инженер скорее известен изобретением автоматического механизма, подающего воду в паровые котлы, — так называемого «Друга кочегара». Однако идею создать экзоскелет будущего, дающий своему хозяину сверхспособности не за счет каких-то магических и мистических свойств, а исключительно силой технологий, ученые и инженеры не забросили. Слишком уж заманчиво она звучала, и особенно в период расцвета технологического бума в середине XX века, который спустя десятилетия подарил нам смартфоны и роботы-пылесосы. Конечно, первые сигналы по-прежнему приходили из области культуры человеку свойственно проверять живучесть своих теории абстрактно.
Так, в 1963 году Marvel Comics впервые создала своего «Железного человека», которого сейчас широкая публика знает в первую очередь по фильмам. В тот же год Роберт Хайнлайн, один из известнейших писателей-фантастов, выпустил книгу «Звездный десант», герои которой, проживая в будущем, использовали боевой экзоскелет так же легко, как мы используем обычную одежду. Как работает экзоскелет Спустя всего два года после этих событий разработкой собственного экзоскелета решил заняться Пентагон, проект которого подразумевал создание роботизированного костюма, способного поднимать тяжелые грузы, защищать солдата от пуль, кислоты, радиации и ядовитого газа. Параллельно с ним компания General Electric занималась разработкой похожего, но облегченного костюма 5,5 кг , который бы управлялся человеком изнутри.
Понятное дело, первые прототипы были совершенно непрактичными, тяжелыми и не всегда работали. Но исследователей это, конечно, не останавливало, и разработки продолжались. Спустя почти 20 лет, в 1980 году, ученые Лос-Аламосской лаборатории представили доработанные чертежи будущего экзоскелета, но проект, к сожалению, так и остался на бумаге. 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.
По способу ношения экзоскелеты можно разделить на четыре категории: для спины, для ног, для коленного сустава и для рук. Каждый из типов экзоскелета может использоваться самостоятельно или быть частью большой конструкции, состоящей из нескольких элементов. Распространенный пример — пассивный экзоскелет для спины и рук. Такой, например, используют видеооператоры для продолжительной съемки. Источник: tilta. Любые поддерживающие и силовые экзоскелеты могут быть использованы на разных участках производственных предприятий, для различных операций. Экзоскелеты для строительства Зачастую рабочие на строительных площадках вынуждены часами работать с тяжелым инструментом в неудобном положении.
Например, держать над головой болгарку или перфоратор. Чтобы снизить риск получения травмы и облегчить выполнения задачи, экзоскелеты для рук и спины являются незаменимым решением. Экзоскелеты для бега и ходьбы Экзоскелет для бега ходьбы — это вспомогательное устройство, которое изменяет динамику конечностей и суставов пользователя для уменьшения усталости во время естественной ходьбы и бега. Следует отметить, что экзоскелет для бега — это именно вспомогательное устройство, что отличает его от медицинских экзоскелетов, которые помогают восстановлению двигательных функций и координации после травм и заболеваний. Может применяться почтальонами, курьерами, военными.
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.
Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих
Китайская компания Dnsys представила новый интеллектуальный экзоскелет X1, разработанный по образу и подобию аналогов от Hypershell. Подходит такой экзоскелет и для пациентов с ДЦП, когда нужно заставлять работать центральную и периферическую нервную систему в синергии, что нарушено у таких пациентов с рождения. Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей. Уникальный промышленный экзоскелет презентовали Михаилу Мишустину в Норильске. Сибирские изобретатели создали универсальную конструкцию, которая способна в несколько раз снизить нагрузку на организм рабочих.
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации Общество Автор: Лариса Лазуко 26. Рядовой Юнус фамилию мы намеренно не называем родом из Дагестана. При выполнении задачи оказался под минометным огнём. Поврежденную руку ранее прооперировали военврачи. Теперь задача - восстановить подвижность. В Волгограде специалисты соберут персональный экзоскелет верхней конечности. Едва приехав в Волгоград, Юнус знакомится с докторами, которые теперь займутся его рукой. Кисть работает. Да, пока кисть ослаблена. Чтобы натренировать мышцы конечности, должны заработать ее суставы. Но сама рука после осколочного ранения по-настоящему не слушается.
На вооружении волгоградских специалистов - инновационные технологии. В реабилитации поможет экзоскелет. Свежее ранение впервые.
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.
Многие до сих пор не очень представляют себе, что костюм, позволяющий человеку двигаться почти без усилий, способный поставить на ноги даже парализованного, может существовать уже сегодня. Но не торопитесь отмахиваться, именно о таком костюме и пойдет речь в этой статье. Что такое экзоскелет Да, экзоскелет — это своеобразный «костюм» или устройство, которое способно увеличивать физические возможности человека, за счет особого строения каркаса.
Приставка «экзо» в переводе с латыни означает внешний, то есть внешний скелет. Устройство разработано таким образом, что способно полностью повторять биомеханику человека и пропорционально увеличивать его физические показатели. Подробнее об одной из отечественных моделей рассказывается в статье «Экзоскелет «Ратник-3» — будущее пехоты армии РФ». История создания экзоскелетов В середине 20 века велась разработка экзоскелетов сразу в нескольких странах одновременно. Одними из первых, кто добился в этом успеха стала компания General Electric из Америке, а устройство получило название Hardiman. Конструкция была чрезвычайно объемной, громоздкой и охватывало все тело. Основное назначение Хардимана — помогать пользователю поднимать и переносить большие тяжести. Принимая во внимание то, как устроен экзоскелет от Дженерал Электрик примерно в тоже время 60-70-е года 20 века были разработаны экзоскелеты медицинского назначения: в институте Михайло Пупина в Сербии и в Университете Висконсин-Мэдисон в США. Однако в серийное производство технология была запущена только в начале двухтысячных и одной из первых моделей, помогающей восстанавливать двигательные функции человека был Lokomat.
Экзоскелет совершенно спокойно надевается как на форму, так и на бронежилет с разгрузкой. Подгоняется по росту один раз и больше не требует обслуживания и настройки. Не засоряется, не промокает, прощает ошибки», — прокомментировал Сергей Смаглюк в разговоре с журналистами РИА Новости. Вес изделия составляет 7 килограммов. Изготовлен из легких металлов и карбона. Надевается буквально за полторы минуты, отмечает разработчик. Позволяет переносить до 70 килограммов полезной нагрузки и оснащен специальной системой быстрого сброса груза. Дернул за шнурок на правом плече — груз на земле и можно быстро укрыться на местности. В рамках госпрограммы вооружений до 2027 года российские военные получат несколько сотен комплектов экзоскелета ЭО-01. Рассматривается перспектива оснащения и других ведомств, в том числе и разработка гражданской версии, которая сможет упростить задачи по переноске тяжелых грузов, например, на складах.
В этом году российские военные получат первый серийный армейский экзоскелет
| Экзоскелеты – доспехи будущего | Экзоскелет управляется с помощью смартфона, он же пульт-зарядное устройство из двух батарей. |
| Главная - Экзоскелетные технологии «ЭКЗОРАЙЗ» | 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. |
| Что такое экзоскелеты? | Уникальный промышленный экзоскелет презентовали Михаилу Мишустину в Норильске. Сибирские изобретатели создали универсальную конструкцию, которая способна в несколько раз снизить нагрузку на организм рабочих. |
Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий
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. Пассивный экзоскелет — это внешнее механическое устройство без активных частей, сервоприводов, пневматики гидравлики или электрики, которое служит для перераспределения нагрузки, поддержки мышц и защиты опорно-двигательного аппарата человека. Это легкая конструкция, которая может применяться на всех видах производств, расширяя физические возможности оператора и защищая его от травм спины.
Но обо всем по порядку. История создания экзоскелетов Первый механизм экзоскелета был спроектирован российским изобретателем-самоучкой Николаем Фердинандовичем Ягном еще в 1889 году. Аппарат, получивший название «эластипед», представлял собой систему пружин и поршней, которая крепилась к человеку с помощью эластичных ремней. По задумке Ягна, при сгибании конечностей во время ходьбы пружины должны были аккумулировать энергию и придавать телу дополнительный импульс. Источник: Wikipedia Однако из-за технических ограничений того времени, а также недостатка опыта проект Ягна так и остался на чертежах, а сам ученый довольно быстро переключил свое внимание на разработку изобретений в сфере воздухоплавания и подводных аппаратов.
Первый прототип экзоскелета, который был воплощен «в железе», создали только в 1960-е годы. Механизм мог поднимать груз весом 110 кг при усилии всего 4,5 кг, однако был непрактичным из-за своей значительной массы в 680 кг. Кроме того, во время экспериментов инженерам никак не удавалось совладать с неконтролируемыми движениями экзоскелета, поэтому они так и не решились облачать в него человека, и в конце концов проект пришлось закрыть. Источник: Wikipedia Позднее было еще несколько разработок, но свое бурное развитие экзоскелеты получили только в начале 21 века. Одним из первых реальных применений подобных устройств стала реабилитация ходьбы у пациентов с инсультом и травмами спинного мозга. Ранним примером стал экзоскелет компании Lokomat. Устройство было создано в 2001 году и до сих пор используется в больницах и реабилитационных центрах по всему миру. Источник: Аппарат для реабилитации Lokomat. YouTube канал: Motion Project Foundation Параллельно велась разработка нескольких моделей для промышленного использования. Первые такие пассивные системы без приводов были представлены в 2014 году.
Сегодня разработкой экзокостюмов занимаются несколько исследовательских лабораторий по всему миру, а их применение охватывает множество сфер: медицины, армии, спорта, судостроения и т. Типы экзоскелетов по принципу действия Активные Активный экзоскелет — это механизм, который оснащен дополнительным источником энергии. Одним из успешных примеров активного экзоскелета является ReWalk. Бионический экзоскелет позволяет людям с параплегией стоять, ходить и подниматься по лестнице без посторонней помощи. Система весит около 23,3 кг и работает от аккумулятора, который находится в рюкзаке. Модель управляется при помощи дистанционного пульта, который надевается на запястье и распознает движения пользователя с помощью датчиков. Источник: YouTube канал: ReWalk Robotics Пассивные Пассивные модели работают преимущественно за счет использования рычагов и противовеса и не предполагают наличие приводов. Они просто перераспределяют нагрузку на разные части тела и работают без всякой электроники. Экзокостюмы В попытке еще больше уменьшить ограничения, которые могут быть вызваны размером, весом и большой жесткостью устройства, в последние пару лет появилась концепция экзокостюмов. Эти легкие роботизированные механизмы изготавливаются в основном из текстиля и могут носиться как одежда.
Источник: Аппарат для реабилитации Lokomat. YouTube канал: Motion Project Foundation Параллельно велась разработка нескольких моделей для промышленного использования. Первые такие пассивные системы без приводов были представлены в 2014 году. Сегодня разработкой экзокостюмов занимаются несколько исследовательских лабораторий по всему миру, а их применение охватывает множество сфер: медицины, армии, спорта, судостроения и т. Типы экзоскелетов по принципу действия Активные Активный экзоскелет — это механизм, который оснащен дополнительным источником энергии. Одним из успешных примеров активного экзоскелета является ReWalk. Бионический экзоскелет позволяет людям с параплегией стоять, ходить и подниматься по лестнице без посторонней помощи.
Система весит около 23,3 кг и работает от аккумулятора, который находится в рюкзаке. Модель управляется при помощи дистанционного пульта, который надевается на запястье и распознает движения пользователя с помощью датчиков. Источник: YouTube канал: ReWalk Robotics Пассивные Пассивные модели работают преимущественно за счет использования рычагов и противовеса и не предполагают наличие приводов. Они просто перераспределяют нагрузку на разные части тела и работают без всякой электроники. Экзокостюмы В попытке еще больше уменьшить ограничения, которые могут быть вызваны размером, весом и большой жесткостью устройства, в последние пару лет появилась концепция экзокостюмов. Эти легкие роботизированные механизмы изготавливаются в основном из текстиля и могут носиться как одежда. Они обеспечивают поддержку с помощью приводных тросов, встроенных в текстиль, или легких пневматических приводов, расположенных на суставах.
Как выглядит экзоскелет? Активный экзоскелет представляет собой подвижный каркас из углепластика или других прочных, но легких материалов, который приводится в движение сервоприводами с помощью пневматики или гидравлики. В наиболее подвижных частях конструкции устанавливаются резистивные ЭМГ-датчики или датчики мышечной активности. Источник: YouTube канал: ReaMed - Progress To Medicine Когда пилот костюма сгибает какой-либо сустав, датчики считывают телеметрические данные и передают их в виде электрического сигнала на микроконтроллер. На основе анализа этих данных компьютер формирует сигнал управления и мгновенно приводит в действие силовые поршни сервоприводов. Где применяются экзоскелеты уже сейчас Для реабилитации Разработки нейробиологов для реабилитационной медицины позволили сделать огромный шаг в области производства экзоскелетов для людей с ограниченными возможностями. За последнее десятилетие было разработано несколько видов медицинских устройств, предназначенных для восстановления утраченных функций конечностей после травм и ускоренной реабилитации пациентов после операций.
Источник: Wikipedia В России одна из самых известных компаний, работающих в этом направлении, — ЭкзоАтлет. Разработка компании предназначена для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижней части тела. Устройство крепится к телу человека и формирует естественный паттерн ходьбы, позволяя снизить нагрузку на травмированные конечности. Спустя время мозг пациента формирует определенную модель движения и начинает воспроизводить ее уже самостоятельно.
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.
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.
Инженер в тверской глубинке создает недорогие экзоскелеты, чтобы помочь парализованным людям
Военные новости. В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «экзоскелет». Экзоскелет в целом представляет собой устройство, предназначенное для снижения нагрузки на человека и/или увеличения мускульной силы человека за счет использования внешнего прочного каркаса. Экзоскелет — это внешнее устройство, которое человек надевает, чтобы снизить нагрузку на организм. Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений. Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей.
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
Экзоскелеты подарили возможность двигаться тысячам пациентов. Сегодня среди них ветераны СВО, которые теперь сами участвуют в разработке конструкции. С помощью российского экзоскелета можно свободно ходить по дому и даже гулять с собакой в парке. Экзоскелеты. Экзоскелет - это мобильная, носимая, роботизированная, электрифицированная или механизированная структура, разработанная для дополнения физических возможностей пользователя. Экзоскелет для грузчиков помогает при подъёме и переносе тяжелых грузов, увеличивает выносливость и снимает нагрузку с рук и спины. Что экзоскелет — это не костюм из будущего, а уже необходимость для любого промышленного предприятия. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц".
Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации
Экзоскелеты, как правило, повторяют биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях, а также могут повышать защищенность человека от внешних воздействий. В системе человек-экзоскелет часть функций, например, поддержание равновесия, остается за человеком, тогда как тяжесть груза или большие усилия ложатся на механизм экзоскелета. По назначению различают военные, медицинские, промышленные экзоскелеты и экзоскелеты для пожилых, для туристов, альпинистов и т. Промышленные экзоскелеты предназначены для подъема, переноса и удержания грузов, для выполнения работ, связанных с длительным пребыванием в статичном состоянии.
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. Также существуют костюмы для постоянного ношения людьми с ограниченными возможностями и пенсионерами. В медицине принято выделять два вида экзоскелетов: для верхних и для нижних конечностей. Иногда, в зависимости от индивидуального случая, эти два вида могут быть объединены в единый комплекс, что позволяет людям компенсировать утраченные функции практически полностью. Отдельным витком в развитии экзоскелетов являются кибернетические протезы ног и рук, позволяющие людям продолжать ту повседневную и рабочую деятельность, к которой они привыкли.
Конечно, не в тех нагрузках и масштабах, в которых могут работать люди без особых нужд, но это значительно лучше, чем ничего. Тем более учитывая, что технологии не стоят на месте, и в ближайшем будущем точно будут созданы максимально реалистичные протезы с улучшенными возможностями, с которыми люди перестанут испытывать дискомфорт от потери конечности. И в пир, и в мир На данном этапе развития у экзоскелетов существует только два недостатка. Первый — это их недоработанность. Да, мы уже можем сделать многое, но не меньше остается за пределами возможностей современных технологий. Впрочем, это всего лишь вопрос времени. Второй недостаток, частично вытекающий из первого, — это дороговизна уже существующих приспособлений.
Пока производство экзоскелетов требует слишком много ресурсов, увы, они не будут доступны для каждого человека, который в них нуждается. Также невозможно точно сказать, сколько стоит экзоскелет, потому что для каждого отдельного случая он будет разрабатываться специально. Речь здесь ведется, конечно же, о медицинских костюмах и протезах. Как правило, у оборонной промышленности достаточно средств для того, чтобы оснастить солдат последними технологическими достижениями. Понятно лишь, что и войны, и спокойное мирное время будут протекать совершенно иначе. Вероятно, такое развитие пошатнет естественный природный и политический баланс еще сильнее, чем это происходит сейчас. С другой стороны, это же поможет облегчить жизнь сотням тысяч людей, в очередной раз сравняв их возможности.
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.
Единичные разработки, о которых становилось известно общественности, оставались на уровне прототипов. Только в двухтысячных сформировался достаточный базис для серьёзных исследований, с перспективой серийного производства. Модели начали появляться одна за другой: сразу несколько компаний в разных уголках мира разработали оригинальные концепты роботизированных костюмов. Значительным прорывом стал американский экзоскелет HULС «универсальное грузовое средство для человека» , разработанный специально для военной пехоты и прошедший лабораторные испытания в 2010 году. Экзоскелет весит 24 килограмма не учитывая элементы питания и позволяет солдату без особых усилий переносить груз до 91 килограмма, двигаясь по пересечённой местности со скоростью от 11 до 16 километров в час.
В зависимости от задания в экзоскелет можно встроить дополнительные датчики, систему отопления или охлаждения, добавить защиту. Модель не только позволяла с лёгкостью переносить грузы, но и прибавляла оператору выносливости, не снижая ловкости: в экзоскелете можно было ползти и глубоко приседать. TALOS Весной 2018 года, после многих лет разработок, китайская компания Norinco тоже представила свой новый прототип, разработанный для военных нужд: эта модель позволяет пехотинцу переносить на себе до 45 килограммов, развивая при этом скорость до четырёх километров в час.
Пока в «Ростехе» не рассказали об особенностях отечественного экзоскелета, как и не поделились информацией о стоимости новинки. Вероятнее всего, если проводить аналогию с бионическим протезом SmarLi, который был представлен в конце сентября, российская разработка будет значительно дешевле существующих на рынке иностранных аналогов.