Военные новости. 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. Команда разработала тренажерный комплекс для тренировки спастической кисти руки, включающий экзоскелет и управляемый интерфейсом мозг-компьютер (ИМК). Российский армейский экзоскелет ЭО-01.02 от компании «ГБ Инжиниринг». Фото © РИА Новости / Илья Питалев. 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.
Инженер в тверской глубинке создает недорогие экзоскелеты, чтобы помочь парализованным людям
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. На ИННОПРОМ-2023 представлена уникальная российская модель экзоскелета для реабилитации людей с ограниченными возможностями, конкретно — с нарушением функций ходьбы. «Экзоскелет — это движение вперёд, и наши предприятия оборонно-промышленного комплекса, создающие высокотехнологичные вооружения, вполне успешно могут справиться с изготовлением экзоскелетов самого разного типа. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Военные новости. 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.
Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности
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. При этом «гиперрежим» дает максимальную производительность по нажатию кнопки.
Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы. В 2013 году экзоскелет испытали с помощью немецкого автопроизводителя Audi. На сегодняшний день среди компаний, которые уже применяют их, можно назвать следующие: автопроизводители BMW, Ford, Honda, и Hyundai; производители электроники Mitsubishi, Panasonic, Samsung , и Siemens; транспортные и логистические компании AT, Geodis, и Pon, производители оборудования управления микроклиматом Rensa, WTH, и Vebego, а также строительная компания Hankamp Gears.
Военное дело В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Реальность, конечно же, более прозаична, однако экзоскелеты не менее важны для солдат и их здоровья. Характер военных травм и ранений требует применения экзоскелетов, имеющих примерно те же функции, что и в гражданских вариантах. Однако важным именно для военного дела является снижение веса экзоскелета. Современные солдаты переносят от 40 до 300 кг. А современные экзоскелеты позволяют им переносить в 17 раз больше нормального веса, так как вес ощущается менее тяжелым, чем он есть на самом деле.
Новые поколения экзоскелетов позволят солдатам переносить еще больше. Медицина Фото:MacDill AFB Экзоскелеты используются профессионалами в реабилитационных центрах, где пациентам помогают выполнять упражнения. За счет использования экзоскелетов можно также получить необходимые данные и точно контролировать движения пациентов. Одним из лидеров в этой сфере является швейцарская компания Hocoma, представившая в 2001 году роботизированную беговую дорожку Lokomat, ставшую результатом многолетних исследований в Университетском госпитале Балгрист в Цюрихе. Робот используется для тренировок пациентами, перенесшими инсульт, получившими травмы спинного и головного мозга, страдающими от склероза или болезни Паркинсона. Оборудование состоит из системы поддержки тела, которая позволяет пациентам удерживать собственный вес, беговой дорожки, скоб для передвижения ног и устройства виртуальной реальности.
С тех пор компания начала заниматься также лечением болей в пояснице и терапией проблем подвижности рук.
Благодаря этому снижаются требования к автономным источникам энергии, питающим активные приводные узлы экзокостюмов, более того, благодаря доступности электросетей необходимость в разного рода аккумуляторах и системах генерации под час вовсе пропадает. Особенно это актуально для экзоскелетов с гидравлическим приводом, так как позволяет избежать необходимости размещения непосредственно на корпусе экзоскелета мобильных маслостанций, что в свою очередь снимает целый ряд сопутствующих трудностей. С одной стороны, оператор экзоскелета — трудоспособный человек, а значит он может использовать в работе технические средства с «традиционными» органами и интерфейсами управления, такими как джойстики, тачпады, голосовой интерфейс и другие, как следствие ему не требуются сложные в освоении, дорогие и наукоёмкие интерфейсные решения, такие, к примеру, как нейрокомпьютерный интерфейс. С другой, скорость и точность реакций на управляющее воздействие в промышленном экзоскелете не является столь критически важной, как в экзоскелете военном, ведь в условиях боевых действий две-три десятых доли секунды задержки в обратной связи могут попросту стоить оператору жизни. Условия применения промышленных экзоскелетов чаще всего не столь критичны. Следует отметить, что предыдущие тезисы не должны вводить вас в заблуждение: проблемы энергетики, эффективного эргономичного управления и безопасного использования являются краеугольными камнями для всей экзоскелетной отрасли, и промышленные экзоскелеты ни в коем случае не являются исключением, мы лишь говорим о том, что уровень требований к этим технологическим аспектам в данном конкретном случае может быть существенно ниже, что конечно же зависит в том числе и от условий и специфики применения.
Классификация промышленных экзоскелетов По своей конструкции промышленные экзоскелеты можно разделить на экзоскелеты верхней либо нижней части тела, а также полноразмерные экзоскелеты. По характеру силового воздействия на пассивные не оснащённые приводными решениями, поддержка и разгрузка в таких случаях осуществляется через применение различного рода демпферов, пружин, противовесов и т. В зависимости от структуры системы энергопитания активные экзоскелеты можно также подразделить на автономные и неавтономные. В зависимости от их назначения экзоскелетные комплексы для работы и промышленности можно разделить на 6 категорий : Экзоскелеты для удержания инструмента: эти экзоскелеты состоят из подпружиненного плеча, механического рычага, на который устанавливается рабочий инструмент. Рычаг соединен с экзоскелетным модулем нижней части тела и системой противовесов, при этом вес инструмента переносится на землю. В большинстве своём экзоскелеты такого типа пассивны, однако есть подобные решения с приводами в нижней части. Экзоскелет «Fortis», Lockheed Martin, США Стулья без стула: это легкие экзоскелеты, которые могут быть зафиксированы в наиболее удобном для оператора положении, что позволяет снизить усталость и утомляемость работника при продолжительном выполнении работ в вертикальном или просто статичном положении например, в положении полуприседа.
В конце 80-х годов XIX века он зарегистрировал несколько патентов по этой теме. Ягн считал, что такое устройство облегчит для человека ходьбу и бег, но в первую очередь экзоскелет, по расчетам изобретателя, предназначался для солдат. Огромный вклад в развитие экзоскелетов, как это часто случалось со многими изобретениями, внесли писатели-фантасты. Наглядный пример - вышедший в конце 50-х годов прошлого века роман Роберта Ханлайна «Звездный десант», в котором бойцы космического десанта воевали с инопланетными чудовищами в специальных каркасных костюмах, облегчающих их передвижение и переноску оружия и амуниции.
Не удивительно, что первые экзоскелеты разрабатывались для нужд армии. Пионером в этой области стала американская компания General Electric, специалисты которой по заказу министерства обороны США создали в 60-х годах прошлого века экзоскелет Hardiman. Его оператор мог, приложив усилия для подъема 4,5 кг веса, поднять груз весом 110 кг. Однако Hardiman был слишком непрактичным из-за своей огромной массы в 680 кг, что значительно затрудняло его использование. Еще одним недостатком первых экзоскелетов, делающим невозможным их практическое применение, были неконтролируемые интенсивные движения.
Первые разработки экзоскелетов, предназначенных для использования в медицинских целях, начались в конце 70-х годов XX века. Пионером в этой области стал югославский ученый Миомир Вукобратович, разработавший экзоскелет с пневмоприводом, который был предназначен для того, чтобы помочь встать на ноги парализованным людям. Проект Вукобратовича лег в основу экзоскелета для людей с инвалидностью, созданного в начале 80-х годов в Центральном институте травматологии и ортопедии имени Н. 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.
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
| Экзоскелет для рабочих от Ростеха | Экзоскелеты. Экзоскелет - это мобильная, носимая, роботизированная, электрифицированная или механизированная структура, разработанная для дополнения физических возможностей пользователя. |
| В этом году российские военные получат первый серийный армейский экзоскелет | 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 этом году российские военные получат первый серийный армейский экзоскелет | Экзоскелет – это удобный механизм, который может быть применим в самых разных областях. |
| Главная - Экзоскелетные технологии «ЭКЗОРАЙЗ» | Специалисты спроектировали экзоскелет, который позволяет человеку развивать высокую скорость, прикладывая минимум усилий. |
| Экзоскелеты будущего, медицинские, военные | Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. |
Содержание
- Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации
- Экзоскелет: от фантастики к реальности — категория "Здоровье"
- Реальный помощник или дорогая игрушка: на что способны современные экзоскелеты // Новости НТВ
- Читайте также
- Встать на ноги: как экзоскелеты заново учат ходить
Секретариат и офис-менеджер (Москва):
- Первые экзоскелеты
- Что такое экзоскелет
- Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего?
- Экзоскелеты
- Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
- Промышленность
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
Сообщить новость. Новости. 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. Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. Что такое экзоскелет? Экзоскелет: от фантастики к реальности Информационные материалы и новости категории "Здоровье" Статьи и публикации портала DISLIFE.
На «Армии-2021» представлен российский боевой экзоскелет
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. И для других сфер И сократите уровень производственного травматизма Логистика, производство, строительство, агропромышленный комплекс, добыча ископаемых, сбор и утилизация отходов, лесное хозяйство и другие отрасли, где применяется физический труд.
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.
Первые занятия надо проводить в клинике.
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. 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.
Желание выполнить шаговое движение приводит к сгибанию и разгибанию суставов, изменению положения ног, что в итоге фиксируется мозгом и в результате создается обратная связь согласно схеме «желание и результат». Такие действия ведут к реактивации отделов мозга, которые были затронуты. Как работает экзоскелет Главным условием для применения в реабилитации экзоскелетов является наличие каких-либо остаточных двигательных функций в ногах или импульсов, с которыми аппарат сможет работать. Специалисты проводят предварительную оценку возможности применения экзоскелета с помощью современных методов диагностики. В каждом конкретном случае использование этого метода эффективно может применяться при довольно широком спектре заболеваний: инсульт;.
Как новейшие экзоскелеты могут изменить облик российской армии
- Экзоскелет для инвалидов
- История создания экзоскелетов
- Сильнее, выше, быстрее. Топ-10 экзоскелетов
- Немного истории
- ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКЗОСКЕЛЕТЫ EXOHEAVER
Экзоскелеты
| Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего? — Восток-Сервис-Ростов-на-Дону | Илья Чех: Экзоскелет, который использовал американский студент, замещает скелетно-мышечную часть нижнего пояса и позволяет человеку имитировать ходьбу. |
| Экзоскелет | Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. |
Сильнее, выше, быстрее. Топ-10 экзоскелетов
первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии. Одним из примеров является экзоскелет – устройство, которое используется для осуществления человеком утраченных функций или для сокращения физических усилий для их производства. Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей.
Экзоскелеты и их применение
ProEXO особенно актуален в случаях, когда требуется выполнить большой объем тяжелой работы, а также поможет избежать перегрузок и травм. В результате производительность труда повысится до двух раз. Всего комплекс может выполнять свыше 11 промышленных операций. Экзоскелет ProEXO удобен при ношении и не стесняет естественные движения.
Устройство может быть как пассивным, так и активным: в первом случае оно защищает позвоночник человека от перегрузок, во втором — при тех же усилиях позволяет выполнять больший объем работы.
Спустя больше века эту идею воплотили в жизнь в джолиджамперах, при помощи которых можно прыгать на высоту до двух метров на специальных ходулях с изогнутой рессорой. А ещё эластипед стал прототипом экзоскелета, который помогает ходить людям с травмами, болезнями опорно-двигательного аппарата, нервной системы. Московские клиники и реабилитационные центры получили 20 таких устройств, разработанных российской компанией. Они называются ExoAtlet I. Что такое «экзоскелет» Первая часть этого слова — «экзо» — обозначает «находящийся снаружи, вне чего-либо». Экзоскелет и правда напоминает скелет. Каркас с датчиками крепится к ногам, на ручках костылей — кнопки управления.
За спиной — компьютер с системой управления и аккумуляторы, которых хватает не менее чем на четыре часа ходьбы. Но в зависимости от сочетания разных факторов например, веса и роста пилота экзоскелет может шагать до восьми часов без подзарядки. Модель российского аппарата подходит для пациентов ростом 160—190 сантиметров, весом до 100 килограммов и размером ноги от 36-го до 45-го. Сам аппарат, каркас которого сделан из алюминия, весит 23 килограмма. Но пациент его не чувствует, потому что устройство несёт и себя, и пользователя. 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.
Различные типы экзоскелетов защищают и усиливают 4 основных отдела человеческого тела: ноги, руки, коленные суставы, спину. Каждая система может работать самостоятельно, а может быть элементом большой конструкции. Например, видеооператоры используют пару — пассивный экзоскелет для спины и рук. Фото: tilta.
Экзоскелеты уменьшают нагрузку на мышцы работников и предотвращают производственный травматизм. Экзоскелеты для применения в строительстве Строители часто работают в статичных и неудобных положениях. Например, на весу или держа над головой тяжелый инструмент перфоратор, болгарку, другое. Для облегчения рабочего процесса и уменьшения риска получения травмы служат экзоскелеты для спины и рук, они становятся незаменимым снаряжением строителя. Экзоскелеты для ходьбы и бега Этот вид экзоскелетов может быть востребован у военных, курьеров, почтальонов. Системы служат для облегчения движения и уменьшения усталости человека.
Экзоскелет в домашних условиях просто незаменим. Вы можете использовать его весь день, благодаря высокоемкостному съемному аккумулятору. При небольшом весе экзоскелет ExoAtlet составляющем всего 23 килограмма, он выдерживает пользователя весом до 100 килограммов и с ростом от 1,60 до 1,90 метров. Удобная система фиксации не вызывает никакого дискомфорта даже, если вы носите его целый день. Так же когда вы не двигаетесь, а просто стоите ExoAtlet не тратит заряд аккумулятора. Доступ в здания без пандусов, благодаря возможности ходить по лестнице без посторонней помощи. Теперь вы не ограничены в занятиях : встречи с друзьями, прогулки на свежем воздухе, приготовление пищи — ваши руки теперь всегда свободны! Реальный экзоскелет ExoAtlet настолько устойчив, что вы сможете стоять на одной ноге.
Экзоскелет в жизни дает возможность гулять с друзьями и семьей, работа, живопись, кулинария, уборка или объятия с любимым человеком. Методика применения Экзоскелет ExoAtlet - новейший инструмент роботизированной механотерапии, обеспечивающий совместное взаимодействие движений в экзоскелете с новыми технологиями в области нейрофизиологии, например, различными видами электростимуляции.
Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих
Алгоритмы управления экзоскелетом в автоматическом режиме воспроизводят максимально естественный для пациента паттерн ходьбы, что существенно ускоряет восстановление двигательной и нервной активности. Сейчас дорабатывается и версия роботизированного устройства для пациентов после инсульта. Система управления экзоскелета для реабилитации пациентов с травмой позвоночника повторяет структуру ходьбы здорового человека. Ходьба инициируется с пульта управления или «умного костыля». На ранних этапах реабилитации система управления позволяет использовать для инициации движения шаг здоровой ноги, а на более поздних стадиях дает возможность ходить самостоятельно, контролируя правильность паттернов. Новинки технологий для пациентов и… не только для них За последние годы увеличилось количество компаний, занимающихся созданием экзоскелетов, которые могут помочь парализованным. Итальянские инженеры из Perceptual Robotics Laboratory разработали роботизированный экзоскелет Body Extender, который может помочь перемещать тяжелые предметы, поднимая около 50 килограммов в каждой из своих рук.
В Европе сразу несколько компаний, например, швейцарские Hocoma и Reha Technology, также работают над созданием роботизированных систем, помогающих больным людям. Французский стартап Wandercraft разработал экзоскелет, использующий алгоритмы, способные анимировать 12 степеней свободы, необходимые для динамической и самосбалансированной ходьбы, а испанская компания Marsi Bionics работает над созданием носимого устройства, специально предназначенной для детей с заболеваниями нервно-мышечной системы. Это только начало. Подобные автоматизированные системы могут помогать не только пациентам, перенесшим инсульт или травму спинного мозга, но и оказать большую поддержку медицинскому персоналу. Представьте себе, что спасатели убирают огромные камни, накрывшие людей под обрушившимися зданиями, медсестер, которым стало проще переносить тяжелых пациентов, или врачей, которым помогают экзоскелеты, выдерживающие долгие часы операций. В марте 2019 года врачи одной из российских больниц заявили, что провели первую в Европе операцию с помощью экзоскелетов.
Разработанный при участии "Лаборатории робототехники" Сбербанка промышленный экзоскелет ExoChair, оказывал поддержку хирургам во время операций длительностью более 12 часов. В ходе тестирования ExoChair поддерживал как основного, так и ассистирующего хирургов во время операций разной степени сложности, в том числе эндоскопической и лапароскопической. ExoChair — пассивный промышленный экзоскелет, предназначенный для разгрузки мышц спины и ног при выполнении работы в положении стоя, разрабатываемый ООО «Полезные роботы» при поддержке Лаборатории робототехники Сбербанка. Подобные роботизированные устройства могут принести пользу не только врачам, но и медсестрам.
Они значительно увеличивают скорость передвижения, силу и выносливость оператора, но есть у них и ряд недостатков — высокая цена, сложность и тяжесть конструкции, постоянная зависимость от уровня заряда батареи. Есть и «пассивные» экзоскелеты: им не требуются ни аккумуляторы, ни провода. Они приводятся в действие силами самого оператора, работая на перераспределении кинетической энергии. Пассивные экзоскелеты нашли широкое применение в промышленности и медицине: они весят меньше, просты в использовании и финансово более доступны. Впрочем, как и у любых экспериментальных разработок, разделение экзоскелетов по типам и отраслям довольно условное: когда новую модель придумывают с нуля, решения могут оказаться самыми разными.
Экзоскелет помогает Джеймсу Роудсу свободно передвигаться, несмотря на травму «Мстители: Война бесконечности» От земли и до самого неба Следует отличать экзоскелет от силовой брони, супергеройского костюма и уж тем более — от огромного робота-меха из BattleTech, которым управляет спрятанный в кабине пилот. Несмотря на внешнюю схожесть этих механизмов, у них слишком разное назначение и комплектация: экзоскелет может быть составной частью скафандра или боевого доспеха, но ни защитные, ни боевые функции в его базовый набор не входят. Экзоскелет может принять на себя вес брони, в разы усилить человеческую грузоподъёмность, повысить скорость движений: оператор получает возможность прыгать дальше, бегать быстрее, дольше двигаться без усталости — и легче преодолевать препятствия в том числе напролом. Cиловой доспех космодесантника и костюм Железного человека базируются на одной технологии: на идее спрятанного в металлическом каркасе экзоскелета, который одним своим присутствием обеспечивает оператору улучшение всех его способностей, всех навыков. Это мечта человека стать чем-то большим — и способ достигнуть большего. С тех самых пор, как в 1959 году вышел «Звёздный десант» Роберта Хайнлайна, поклонники фантастики стали ждать, когда же такая технология появится в реальности. Помимо экзоскелетов, инженеры GE Ральф Мошер и Арт Бьюк разрабатывали пилотируемых роботов-мехов Фото: Museum of Innovation and Science Schenectady Долго ждать не пришлось: первый известный миру экзоскелет, Hardiman, был создан в 1965 году американской компанией General Electric. Он стал совместной разработкой сухопутных вооружённых сил и военно-морского флота. Целью проекта обозначили «расширение человеческих возможностей посредством увеличения грузоподъёмной силы».
Модель состояла из внутреннего костюма, закреплённого непосредственно на операторе, и внешнего каркаса, который и принимал на себя вес переносимых объектов. Планировалось, что Hardiman увеличит силу оператора в двадцать пять раз: это означало, что, поднимая груз массой 680 килограммов, человек должен был приложить усилия, необходимые для поднятия всего лишь 27 килограммов. Но до полноценных испытаний дело не дошло: работа механизма оказалась нестабильной, из-за чего оператор рисковал получить травмы. На разработку Hardiman ушло шесть лет, однако из-за его тяжеловесности экзоскелет весил три четверти тонны и постоянных сбоев системы проект пришлось признать неудачным. Зато он остался в истории как научный прорыв и вдохновил на дальнейшие исследования учёных по всему миру. Уже от скелета Hardiman можно было оставить одну клешню Фото Museum of Innovation and Science Schenectady В разработке экзоскелетов в равной степени заинтересованы военные, представители медицинской сферы, промышленные концерны и пионеры космического производства. Не все современные экзоскелеты представляют собой полноценный роботизированный «костюм» — большинству компаний целесообразнее разрабатывать отдельные каркасы для верхних и нижних конечностей и при необходимости собирать их в единую систему. Экзоскелет REX предназначен для людей с нарушением мобильности: он позволяет пациенту передвигаться без использования рук Фото: REX Bionics Подобные «половинчатые» экзоскелеты, не отягощённые лишними деталями, стоят дешевле и легче находят себе применение в узкоспециализированных областях. В медицине их используют при снижении у пациентов мышечной силы в результате болезни или травмы — или же если необходимо уменьшить нагрузку на позвоночник во время тренировок и в повседневной жизни.
Хороший пример можно увидеть во вселенной Marvel: когда Джеймс «Воитель» Роудс был ранен во время событий фильма «Первый мститель: Противостояние» и потерял возможность ходить, Тони Старк сконструировал ему специальный экзоскелет для ног, призванный не только восстановить мобильность друга, но и помочь его дальнейшей реабилитации. В реальности некоторые модели тоже оснащают подсистемами, которые помогают человеку восстановить утраченные возможности: один из лидеров индустрии, японская компания Сyberdyne, разработала для своего флагманского экзоскелета HAL «вспомогательная гибридная конечность» специальные датчики, которые улавливают нервные сигналы пациента и без дополнительных стимулов преобразуют их в команды мышцам. Предполагается, что подобная обратная связь между человеком и машиной помогает парализованному или ослабленному пациенту быстрее восстановить контроль над собственным телом. В схожей сфере работает новозеландская компания REX Bionics: она разработала экзоскелет, позволяющий пациентам с нарушением подвижности ходить без использования костылей. Выдающихся результатов достигли и компании ReWalk и Ekso Bionics: их модели медицинских экзоскелетов уже доступны в разных странах мира.
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. Благодаря этому фактически обездвиженные люди могут стоять и ходить.
Увидев хорошую возможность, швейцарский стартап Noonee начал исследования по улучшению условий работы с помощью системы Chairless Chair. Разработка представляет собой сидячий экзоскелет для людей, которые работают на линии производства.
Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы. В 2013 году экзоскелет испытали с помощью немецкого автопроизводителя Audi. На сегодняшний день среди компаний, которые уже применяют их, можно назвать следующие: автопроизводители BMW, Ford, Honda, и Hyundai; производители электроники Mitsubishi, Panasonic, Samsung, и Siemens; транспортные и логистические компании AT, Geodis, и Pon, производители оборудования управления микроклиматом Rensa, WTH, и Vebego, а также строительная компания Hankamp Gears. Военное дело В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Реальность, конечно же, более прозаична, однако экзоскелеты не менее важны для солдат и их здоровья. Характер военных травм и ранений требует применения экзоскелетов, имеющих примерно те же функции, что и в гражданских вариантах. Однако важным именно для военного дела является снижение веса экзоскелета. Современные солдаты переносят от 40 до 300 кг. А современные экзоскелеты позволяют им переносить в 17 раз больше нормального веса, так как вес ощущается менее тяжелым, чем он есть на самом деле. Новые поколения экзоскелетов позволят солдатам переносить еще больше.
Медицина Фото:MacDill AFB Экзоскелеты используются профессионалами в реабилитационных центрах, где пациентам помогают выполнять упражнения. За счет использования экзоскелетов можно также получить необходимые данные и точно контролировать движения пациентов. Одним из лидеров в этой сфере является швейцарская компания Hocoma, представившая в 2001 году роботизированную беговую дорожку Lokomat, ставшую результатом многолетних исследований в Университетском госпитале Балгрист в Цюрихе. Робот используется для тренировок пациентами, перенесшими инсульт, получившими травмы спинного и головного мозга, страдающими от склероза или болезни Паркинсона.