В России экзоскелеты испытывают на горно-металлургическом комбинате «Норильский никель», ими интересуются в добычном дивизионе Росатома — АО «Атомредметзолото», в вертикально интегрированных холдингах черной металлургии, например «Северстали». Экзоскелет для грузчиков помогает при подъёме и переносе тяжелых грузов, увеличивает выносливость и снимает нагрузку с рук и спины.
Экзоскелеты в медицине
- Промышленный экзоскелет
- Информация
- В этом году российские военные получат первый серийный армейский экзоскелет -
- Экзоскелет: что это такое и где их используют
- Сильнее, выше, быстрее. Топ-10 экзоскелетов
Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего?
Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. В последние годы экзоскелеты стали широко применяться в медицине и индустрии, предоставляя уникальные возможности для восстановления мобильности и повышения производительности труда [1]. В данной статье рассмотрим применение экзоскелетов. Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. «По предварительным расчетам, наши экзоскелеты будут стоить как минимум втрое дешевле, чем существующие на рынке аналоги», — сказал руководитель исследовательской группы и магистерской программы «Роботизированные беспилотные системы и эргономика». Участник ПК 11 «Промышленные экзоскелеты» Технического Комитета 320 «Средства Индивидуальной Защиты» стандарта. Собственная производственная база в Курске, сертифицированная по ISO 9001, OHSAS 18001.
Студент ИТМО разработал активный экзоскелет, в котором можно без труда поднять до 80 килограммов
Экзоскелет для грузчиков помогает при подъёме и переносе тяжелых грузов, увеличивает выносливость и снимает нагрузку с рук и спины. 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. Специалисты спроектировали экзоскелет, который позволяет человеку развивать высокую скорость, прикладывая минимум усилий. Что экзоскелет — это не костюм из будущего, а уже необходимость для любого промышленного предприятия.
Как новейшие экзоскелеты могут изменить облик российской армии
- ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКЗОСКЕЛЕТЫ EXOHEAVER
- Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего? — Восток-Сервис-Ростов-на-Дону
- На ИННОПРОМ показали российский экзоскелет, который поставит инвалидов на ноги
- Homo Extensis. Расширяя возможности человека или как совместить человека и робота / Хабр
Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности
Илья Чех: Экзоскелет, который использовал американский студент, замещает скелетно-мышечную часть нижнего пояса и позволяет человеку имитировать ходьбу. 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. Экзоскелет — конструкция с приводами — дает возможность человеку вместо 20 килограмм легко поднять все 40.
Студент ИТМО разработал активный экзоскелет, в котором можно без труда поднять до 80 килограммов
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. Новости компании. Экзоскелет для бега (ходьбы) — это вспомогательное устройство, которое изменяет динамику конечностей и суставов пользователя для уменьшения усталости во время естественной ходьбы и бега. Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца. Новости компании. В видеоролике рассказывается о механике восстановления с помощью экзоскелетов, биомеханике движения, как это происходит и почему вообще это возможно, что такое пассивный и активный экзоскелет, как они устроены.
Экзоскелет — фантастическое прошлое и реалистичное будущее современного человека
Когда систему приводили в действие, она выполняла хаотичные движения. Прототип экзоскелета профессора Али Сейрега из Университета машиностроения Мэдисона, 1970-е годы Видео: YouTube В последующие годы в разных странах было создано множество более успешных разработок. Их применяют для решения различных задач. Для реабилитации Российская компания ExoAtlet предлагает медицинские экзоскелеты для реабилитации пациентов с травмами ног, заболеваниями опорно-двигательного аппарата или нервной системы, а также после инсультов. Устройства управляются при помощи кнопок, расположенных на костылях, а также от планшета сопровождающего человека и приводятся в движение благодаря сигналам от силомоментных датчиков и электромиограммы — то есть считыванием электрической активности мышц. Алгоритмы устройства и встроенные приводы повторяют естественную ходьбу человека.
ExoAtlet весит около 20 кг, однако пациент не ощущает этот вес, поскольку движения автоматизированы и поддерживаются самой системой. Экзоскелет стоит около 4 млн руб. В рамках программы ExoRehabilitation устройства поставили в десятки российских клиник, а также в учреждения Турции, Казахстана и Португалии. С помощью них смогли восстановиться более 8 тыс. Международное подразделение компании уже предлагает версию ExoAtlet II с индивидуальными настройками.
Так, она позволяет регулировать движения бедер и выворот стопы при ходьбе. Реабилитация пациентки с ДЦП Видео: YouTube Экзоскелеты также позволяют облегчить повседневную жизнь пациентам с тяжелыми заболеваниями. Они весят около 30 кг и выдерживают вес до 100 кг. С их помощью можно преодолевать препятствия, например ступеньки. В комплекте с WalkOn идет рюкзак, в котором находится аппаратура для отслеживания положения тела в пространстве и управления приводами.
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.
По мнению экспертов, вопросы здравоохранения и потери работоспособности являются основными причинами использования экзоскелетов в промышленности. Потерю работоспособности сложнее оценивать, однако и она добавляет расходов. По оценке британского научно-исследовательского института Work Foundation, 44 млн европейцев, то есть почти четверть всей рабочей силы, страдают от той или иной формы скелетно-мышечных нарушений. Несомненно, эти проблемы помогает решить использование экзоскелетов. Увидев хорошую возможность, швейцарский стартап Noonee начал исследования по улучшению условий работы с помощью системы Chairless Chair. Разработка представляет собой сидячий экзоскелет для людей, которые работают на линии производства.
Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы. 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.
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. Вот только движения будут выполняться не мышцами, а экзоскелетом. Такая возможность появилась с возникновением интерфейсов мозг-компьютер.
Студент ИТМО разработал активный экзоскелет, в котором можно без труда поднять до 80 килограммов
Костюмы по-прежнему были неуклюжими, но приближались к тому, чтобы использоваться в жизни. Сейчас большая часть экзоскелетов делается для медицины, армии или промышленности. Экзоскелеты для инвалидов Ekso GT Экзоскелет для реабилитации после инсульта и травм спинного мозга. Ekso GT — это пара роботизированных ног с костылями для ходьбы. Встроенное ПО собирает статистику о том, сколько энергии уходит на каждое движение робота, а какие действия человек выполняет сам. Помогает поднять груз в 5 раз больше, чем может человек. Нужен для реабилитации парализованных. Приводы этого экзокостюма работают от импульсов мускул. REX Скелет для людей с дисфункцией ног.
Он помогает ходить, вставать, садиться, подниматься по лестнице, двигаться назад и даже делать «лунную походку». Пользователь управляет им с контрольной панели и джойстика. REX может убрать осложнения, связанные с долгим пребыванием в инвалидном кресле. Phoenix Экзокостюм для свободной ходьбы при параличе ног. Сильно отличается от громоздких моделей прошлого десятилетия по размеру и весу 12 кг. Это возможно из-за использования только двух приводов на бёдрах. Колени поддерживаются в нужном положении за счёт систем натяжения. Масса — 20 кг.
Подходит для человека с ростом 157-193 см. Костюм предугадывает действия за счёт датчиков наклона, например, помогает встать с инвалидного кресла, когда пользователь подаётся вперёд и опирается на костыли. ReWalk Бионический экзокостюм для пациентов с параличом ног. Он помогает стоять, ходить, идти вверх по лестнице. Управление ведётся через пульт в руке. Военные экзоскелеты Министерства обороны и военно-исследовательские институты разных стран ещё с прошлого века пытаются разработать лёгкую, простую и прочную систему для солдат. Схожие проекты ведутся в Китае, Японии, Израиле, европейских странах.
Источник: PowerWalk - Exoskeleton Report Перспективы С развитием технологий в области материалов, механики и информации экзоскелеты становятся все более продвинутыми в своей функциональности и более доступными для использования в различных областях. Уже сегодня ведется серьезная работа по модернизации существующих моделей.
Теперь давайте поговорим об основных тенденциях развития экзоскелетов в каждом из направлений: - Энергопотребление. Основной проблемой большинства активных экзоскелетов все еще является довольно ограниченная емкость аккумуляторов при их относительно большой массе 25-30 кг. Согласитесь, это довольно большая нагрузка на человека носить на себе столько лишних кг. В данный момент ведутся работы как по расширению мощностей самих экзоскелетов, так и по совершенствованию механизмов дополнительной подзарядки устройств и снижения расхода энергии. Разнообразие и изменчивость боевых условий, а также различие тактических задач делают важным такой критерий экзоскелетов как их универсальность. Разработка модульной системы стала решением, которое позволяет регулировать комплектацию отдельно взятого устройства в зависимости от поставленной цели посредством смены конфигурации.
Экзоскелет для Вани изготовили бесплатно благодаря поддержке Фонда президентских грантов. По проекту, получившему государственное финансирование, "Экзар-34" сейчас делают нескольким десяткам жителей Донбасса, а также раненым участникам спецоперации. Точных прогнозов для Ванечки волгоградские ученые делать не хотят. У них так не принято. Но по их довольным глазам и улыбкам видно — шансы высоки. Говорят, мальчик должен будет носить экзоскелет как можно чаще — как дома, так и на прогулках. И в идеале Ванина рука полностью восстановит потерянные двигательные функции. Возможно, для этого понадобится несколько месяцев, однако без "Экзара" Ваня, скорее всего, никогда не смог бы полностью реабилитироваться. Вытащить себя из болота "Экзар-34" — экзоскелет, который разработали волгоградские ученые-медики в 2013 году для пациентов с болезнью верхних конечностей, чтобы те могли двигать руками. Над изобретением около шести лет трудились сотрудники Волгоградского медицинского университета Александр Воробьев и Федор Андрющенко. Позже к ним присоединился кандидат экономических наук Евгений Зозуля, который взял на себя продвижение разработок и организационную часть. Все они уже привыкли и почти не обижаются, когда их разработку ошибочно называют "экзопротезом" или даже "эндоскелетом". Однако на самом деле в случае с "Экзаром" ни о каком протезировании речи не идет. Аппарат создан для абилитации — адаптации, обучения жизни с утраченными двигательными функциями, а также реабилитации — восстановления утраченных функций. Он представляет собой индивидуальный корсет с металлической конструкцией и резинками. Все механизмы работают без батареек, по принципу тяги. В экзоскелете пациент может делать такие движения руками, которые раньше ему были не по силам. В результате при благоприятных прогнозах мозг человека запоминает полученные сигналы и спустя время может воспроизвести их уже самостоятельно. Когда он сам себя из болота за волосы вытащил. А фразу одного из известных основателей физики "Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир" помните? Вот принцип точно такой же. Мы находим точку опоры, переносим ее в определенное место тела человека и при помощи рычагов, пружинок, резинок заставляем вытаскивать его собственную руку из болота". Большая часть работ была посвящена экзоскелетам нижних конечностей.
Многих они больше никогда не увидят у себя на приеме — они реабилитируются спустя какое-то время, а свой "Экзар" оставляют себе, уже как сувенир на память. Для людей с неизлечимыми заболеваниями конструкция будет служить верным помощником всю жизнь. Мой вопрос о том, сколько времени нужно человеку на восстановление с помощью экзоскелета, ученые в один голос назвали некорректным. Это зависит от заболевания, степени повреждения нервных окончаний, а также желания и стараний самих пациентов. Так, например, быстрее всего "Экзар-34" помог военному, который сумел всего за 40 дней полностью восстановить потерянные функции одной руки и подтянуться на турнике. Будущее — за экзоскелетами В планах разработчиков экзоскелетов — увеличить производственные мощности. Для этого им нужна как финансовая, так и законодательная поддержка государства. Директор волгоградского центра, где производят уникальные устройства, Евгений Зозуля говорит, что сейчас в разгаре переговоры и обсуждения на эту тему. В перспективе — "Экзар-34" может стать доступен для всех нуждающихся при поддержке государства. Мы хотим создать свое полноценное производство, чтобы устройствами обеспечивать не по возможности, а по заявкам. Увеличится количество и сотрудников, и оборудования. Массовые закупки позволят также снизить цену", — считает он. Однако волгоградские ученые придумали и запатентовали ряд других устройств: экзоскелет шеи, челюсти, а также специальные экзоскелеты — например, для хирурга и нейрохирурга, которые позволяют сделать более комфортными и точными манипуляции во время сложных операций. Есть и производственный экзоскелет для здоровых людей, цель которого — облегчить физический труд. Разработчики считают, что за такими устройствами будущее, однако продвигать экзоскелеты на рынке не так легко, как может показаться. Очень сложно пробивать себе дорогу. Трудно убедить в том, что это работает, — откровенничает Евгений Зозуля. Его эпикриз, выписки — везде написано, что у него третья группа инвалидности и на сегодняшний день существующие методики реабилитации не смогут восстановить его функции. И тут появляемся мы все такие в белом и говорим: "Все это ерунда, сейчас мы вам покажем! А на это нам отвечают, что слишком быстро он восстановился… И обвиняют в мошенничестве". На мой вопрос, не было ли мыслей бросить все и уехать за границу, Евгений Зозуля, не задумываясь, уверенно ответил: "Нет. Мы с Сан Санычем и Федором Андреевичем — патриоты до мозга костей". Василина Борко.
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
Но зато эти 20 кг позволяют поднимать из положения сидя человека весом 100 кг без помощи сопровождающего. Если не будет задачи поднимать таких тяжелых людей, то вес экзоскелета резко сократится. Стартап означает, что мы не являемся частью лаборатории какого-либо университета или клиники, нас никто не субсидирует, мы венчурный и коммерчески самостоятельный проект. Аналогичных проектов в России нет, более того — в мире есть только один такой же проект, ReWalk. Все остальные экзоскелеты были созданы в университетах или крупных корпорациях. Обитатели Кремниевой долины готовятся к концу света Кейсы В России есть университеты и компании, которые получили деньги от министерства образования и министерства промышленности, чтобы сделать экзоскелет. Но пока они не вышли на рынок. Рассматривают ли они их применительно к реабилитации людей с ограниченными возможностями, или это именно военные разработки для улучшения выносливости солдат? Задачи же реабилитации — это восстановление людей, получивших травму. Сейчас в мире уже есть и те, и другие разработки.
Мы самостоятельно разработали свой привод, написали свою систему управления, благодаря которой пилот может ходить различным образом, менять скорость и характер движения. Мы создали технологическое решение, которое адекватно с точки зрения издержек производства: наши изделия в несколько раз дешевле, чем зарубежные аналоги. Если сейчас «ЭкзоАтлет» делает шаги за пилота, то на следующем этапе будет инициация движений самим пилотом. То есть устройство будет предназначено для тех, у кого есть подвижность в ногах, но не получается сделать правильный шаг или поднять ногу. Кроме этого, благодаря данным с датчиков врачи смогут реально видеть динамику улучшений, а не «на глаз», как это происходит сейчас. Что уже сделано, что еще планируется сделать? Следующий шаг — мы будем исследовать, как использовать экзоскелет для детей с ДЦП. Параллельно мы будем разрабатывать новый экзоскелет, в который будет встроена миостимуляция, пропорциональное управление, инициация движений и модульная конструкция. Это будет уже другой экзоскелет, в котором можно будет реабилитировать людей, которые частично могут двигаться сами.
С конца 2013 по середину 2015 годов мы, как фаундеры, финансировали проект самостоятельно. Была и классическая «долина смерти», когда денег не было совсем и все получали зарплату в 20 тысяч рублей. Затем у нас появилось два бизнес-ангела, которые помогли нам ее преодолеть. Они нашли нас сами и дали деньги, когда еще не было понятно, сможем ли мы сделать продукт и затем производить его, какой будет его конечная цена, примет ли его медицинское сообщество, нужен ли он вообще конечному пользователю, сможем ли мы поднять следующий раунд инвестиций, не распадется ли команда. И мы им бесконечно благодарны, потому что обычно такого рода сложные робототехнические медицинские проекты, как наш, без содействия государства не выживают. И это касается не только России.
Разработка и усовершенствование Х1 активно продолжаются по сей день.
Процесс идёт маленькими шагами, но с каждым новым прототипом человечество приближается к цели. Постепенно сдаёт позиции проблема громоздкости: благодаря современным материалам и технологиям, в частности 3D-печати и новым сплавам, детали экзоскелетов стало легче изготавливать, а весят они в итоге меньше. Сложнее всего с источниками энергии. Пока что от их размера напрямую зависит время автономной работы экзоскелета: чем больше батарея в заплечном ранце оператора, тем дольше он сможет двигаться в своём роботизированном костюме. Конструируя броню Железного человека, Тони Старк из вселенной Marvel прежде всего бился именно с проблемой бесперебойного питания — и нашёл решение, применив холодный ядерный синтез. В реальности современные учёные предпочитают литий-полимерные аккумуляторы — ничего лучше пока не изобрели. Но при решении старых проблем возникают новые.
Создание экзоскелета отягощено разнообразными трудностями — и главная из них заключается в синхронизации подсистем: не так-то просто настроить слаженную работу всех программ, обеспечивающих симбиоз механики с человеческим организмом. Предполагается, что, пройдя необходимое обучение и прочие этапы подготовки, оператор сможет управлять экзоскелетом бессознательно, на уровне рефлексов. Успешный прототип должен чутко реагировать на все импульсы, исполняя команды в точности и без задержек. Калибровка датчиков движения, работа с контроллерами, передача экзоскелету сигналов от нервных окончаний — это словно попытка объединить два мира в третий, не нарушив их целостности и научив гармонично сосуществовать. В фильме Нила Бломкампа «Элизиум: Рай не на Земле» 2013 проблему синхронизации решали путём прямого подключения экзоскелета к нервной системе человека — для этого нужна была многоступенчатая и болезненная хирургическая операция. Для реального мира такой вариант чересчур радикален — вместо этого повышают чувствительность кожных сенсоров. Модель Phoenix от итальянской компании MES Другая проблема разработки экзоскелетов — высокая себестоимость итогового продукта.
На разработку одного прототипа уходит 5—7 лет, а потоковое производство редко достигает масштабов хотя бы тысячи экземпляров. Покупка экзоскелетов остаётся прерогативой крупных компаний, военных и медицинских учреждений — обычному потребителю такая роскошь не по карману. Как правило, операторы оказываются пользователями, но не владельцами своих роботизированных костюмов. Наконец, ещё одна трудность складывается из предыдущих — и усугубляется традицией государственной тайны: из-за того, что прототипов мало и они редко доступны для изучения, разработчикам из разных уголков планеты приходится снова и снова решать одни и те же проблемы. Мало кому удаётся использовать чужие наработки и применять уже полученный научным сообществом опыт. Курируемые военными проекты в большинстве своём засекречены — возможно, даже о первом в мире экзоскелете мир узнал лишь благодаря его абсолютной практической бесполезности. Но учёные и не думают сдаваться.
Помимо применения в военных, космических и медицинских целях, экзоскелеты способны облегчить жизнь представителям самых разных профессий. Например, они пригодятся стоматологам, электрикам, кинооператорам и художникам — то есть всем, кому приходится ежедневно длительное время держать руки на весу. Не говоря уже о спасателях и врачах, от чьей силы и выносливости напрямую зависят человеческие жизни. А в начале 2019 года к ним присоединилась и Toyota, заказав партию экзоскелетов у американской компании Levitate Technologies: эта модель проста в использовании и не ограничивает свободу движений. Систему тросов и пружин используют для облегчения нагрузки при работе с поднятыми над головой руками: активируясь, система работает как противовес, придавая движениям плавность. По словам производителей, у рабочих, опробовавших их модели, стали меньше болеть плечи и спина.
Раньше научные разработки, подобные этим, были бы задавлены на корню фанатиками, а теперь, если человек рождается с инвалидностью и невозможностью самостоятельно перемещаться, он все же сможет ходить и жить полной жизнью, что ранее считалось невозможным.
В японском городе Токио построена статуя робота-трансформера Гандама в натуральную величину А теперь пристегнитесь и подготовьтесь к путешествию по самым революционным робототехническим и бионическим достижениям, кардинально изменяющим наш мир. Добро пожаловать в мир, объединяющий людей и машины. HAL Одна из самых полезных разработок в области расширения возможностей человека — это гибридная вспомогательная конечность, сконструированная корпорацией Cyberdyne Inc. Это первая в мире кибернетическая роботизированная система для поддержки и усиления ног человека, позволяющая инвалидам самостоятельно передвигаться. Экзоскелет крепится к нижней части спины и ногам пациента и работает в несколько этапов. Сначала пациент задумывается о движении, которое хочет совершить, например, о ходьбе. Мозг пациента посылает к мышцам нервные импульсы, необходимые для осуществления движения.
Парализованный человек обычно не может корректно принимать эти нервные сигналы в мышцах конечностей, но при подключении HAL такая возможность появляется. Она умеет считывать слабые вторичные биоэлектрические импульсы потенциалы , возникающие при передаче сигналов от мозга к мышцам, с поверхности кожи человека. При обнаружении этих сигналов HAL интерпретирует движение, о котором подумал пациент, и выполняет его, что позволяет человеку двигаться. Самое интересное в том, что HAL может потенциально помочь парализованным людям двигаться без экзоскелета. Это достигается потому, что при каждом использовании HAL мозг пациента получает позитивную биологическую обратную связь от нижних конечностей о том, что желаемое движение было выполнено успешно. Но пройдет еще немало времени, прежде чем улучшенные версии HAL смогут обучать инвалидов двигаться без посторонней помощи. Выбравшись за пределы комиксов и фильмов, таких как «Бросок кобры», экзоскелеты теперь помогают солдатам в полевых условиях 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.
Это достигается путем увеличения возможностей солдата с помощью активных титановых ног и экзоскелета, управляемого компьютером и оборудованного встроенным источником питания. Этот механизм переносит вес груза на землю, обеспечивая при этом солдата силами для продолжительного, быстрого перемещения в области военных действий. Благодаря усовершенствованной композитной конструкции и специальным материалам, HULC защищает своих пользователей от повреждений опорно-двигательного аппарата, вызываемых переносом тяжелых грузов. В действительности, если учесть, что HULC может также повысить эффективность обмена веществ человека, уменьшить потребление кислорода и снизить вероятность утомления, сложно представить будущее вооруженных столкновений без подобных механизированных воинов. Разве вы не будете поражены, если узнаете, что антиробот весит около 3,5 тонны и возвышается над землей на 4,2 м? Антиробот «Простесис» — впечатляющее расширение возможностей человека Пилот может перемещать такую огромную машину собственным усилием благодаря интерфейсам, крепящимся к рукам и ногам и передающим движения конечностей человека четырем гидравлическим ногам робота.
Поворот происходит за счет поворота плечевого пояса.
Можно также шагать на месте, скоро можно будет ходить задом. Это важно для работы в клинике, потому что там много пациентов. Вообще индустрия аккумуляторов сделала за последнее время большой рывок вперед — на первых прототипах у нас были большие по размерам батарейки, а сейчас они не намного больше смартфона. Да, экзоскелеты тяжелые , «ЭкзоАтлет» весит 20 кг. Но зато эти 20 кг позволяют поднимать из положения сидя человека весом 100 кг без помощи сопровождающего. Если не будет задачи поднимать таких тяжелых людей, то вес экзоскелета резко сократится. Стартап означает, что мы не являемся частью лаборатории какого-либо университета или клиники, нас никто не субсидирует, мы венчурный и коммерчески самостоятельный проект.
Аналогичных проектов в России нет, более того — в мире есть только один такой же проект, ReWalk. Все остальные экзоскелеты были созданы в университетах или крупных корпорациях. Обитатели Кремниевой долины готовятся к концу света Кейсы В России есть университеты и компании, которые получили деньги от министерства образования и министерства промышленности, чтобы сделать экзоскелет. Но пока они не вышли на рынок. Рассматривают ли они их применительно к реабилитации людей с ограниченными возможностями, или это именно военные разработки для улучшения выносливости солдат? Задачи же реабилитации — это восстановление людей, получивших травму. Сейчас в мире уже есть и те, и другие разработки.
Мы самостоятельно разработали свой привод, написали свою систему управления, благодаря которой пилот может ходить различным образом, менять скорость и характер движения. Мы создали технологическое решение, которое адекватно с точки зрения издержек производства: наши изделия в несколько раз дешевле, чем зарубежные аналоги. Если сейчас «ЭкзоАтлет» делает шаги за пилота, то на следующем этапе будет инициация движений самим пилотом. То есть устройство будет предназначено для тех, у кого есть подвижность в ногах, но не получается сделать правильный шаг или поднять ногу. Кроме этого, благодаря данным с датчиков врачи смогут реально видеть динамику улучшений, а не «на глаз», как это происходит сейчас. Что уже сделано, что еще планируется сделать? Следующий шаг — мы будем исследовать, как использовать экзоскелет для детей с ДЦП.
Параллельно мы будем разрабатывать новый экзоскелет, в который будет встроена миостимуляция, пропорциональное управление, инициация движений и модульная конструкция. Это будет уже другой экзоскелет, в котором можно будет реабилитировать людей, которые частично могут двигаться сами. С конца 2013 по середину 2015 годов мы, как фаундеры, финансировали проект самостоятельно.
Сильнее, выше, быстрее. Топ-10 экзоскелетов
Источник: Софья Ковалева Разработку продумывали для людей с черепно-мозговыми травмами, с рассеянным склерозом и для пациентов, перенесших инсульт. Модель называется «Экзоатлет-про». Она оснащена встроенной системой нейростимуляции.
Рассматривается перспектива оснащения и других ведомств, в том числе и разработка гражданской версии, которая сможет упростить задачи по переноске тяжелых грузов, например, на складах. Уже ведется разработка модифицированных версий. Например, сейчас испытывается новый вариант, позволяющий еще свободнее поворачиваться влево-вправо.
В интервью РИА Новости Сергей Смаглюк также добавил, что в будущем составные части изделия будут изготавливаться из бронеалюминия. В конструкцию собираются интегрировать пьезоэлементы, позволяющие при ходьбе подзаряжать предметы экипировки бойца — рацию, планшет командира, навигатор и прочее. По словам Смаглюка создать полноценный и эффективный бронированный экзоскелет с сервоприводами сейчас не позволяет уровень технологий. Не разработано пока компактных элементов питания, которые могли бы питать такие системы на протяжении многих часов и дней, делая их по-настоящему практичными. Вот это уже сильно ближе к кинофантастике.
В перспективе такое снаряжение повысит силу и скорость военнослужащего. Но нигде в мире пока не решили проблему источника питания.
При этом экзоскелет может защитить спасателя от падения обломков. Проблема с источниками энергии[ править править код ] В наше время большой преградой для начала постройки полноценных экзоскелетов является отсутствие подходящих источников энергии, которые могли бы в течение длительного времени позволить машине работать автономно. Погрузчик-экзоскелет[ править править код ] В 1960-е гг. Рабочие примеры экзоскелетов были построены, но широкое применение таких моделей пока невозможно. По заявлениям прессы, машина удачно спроектирована но, из-за отсутствия аккумуляторов достаточной ёмкости, демонстрацию пришлось проводить в режиме работы от сети ролик с демонстрацией есть на YouTube [19].
Курск и компанией «Экзомед» [20] Курск. Промышленный экзоскелет нижних конечностей AE предназначен для подъема, переноса и удержания грузов, а также для выполнения работ, связанных с длительным нахождением в статичном состоянии, применяется для профилактики травматизма на производстве и способствует повышению производственной эффективности [21] [22]. Оснащен интеллектуальной системой управления электроприводами и набором бортовых датчиков, анализирующих окружающую обстановку, параметры пользователя и груза. Экзоскелет рассчитан на операторов ростом от 160 до 195 см, а также включает в себя бортовой компьютер, позволяющий в реальном времени отслеживать уровень загазованности окружающего воздуха, температуру воздуха, освещенность, режим работы пользователя и другие параметры. Все данные выводятся на мобильное устройство и могут передаваться в корпоративную сеть [23]. Опытная партия в настоящий момент проходит тестирования на предприятиях. Enforcer - активный экзоскелет для разгрузки при поднятии, переносе и удержании грузов на высоте от 0 до 1.
ExoHeaver Lowebacker — пассивный экзоскелет мягкого типа, предназначенный для разгрузки спины при грузоподъемных, складских и транспортных работах [24]. Предназначен для работы с грузами весом до 25 кг, и может быть оснащен системой датчиков для интеграции в систему «умный рабочий». ExoHeaver Holdupper — пассивный экзоскелет, имеющий механизм параллельной кинематики, предназначенный для разгрузки верхних конечностей пользователя при работе с тяжелым инструментом или грузом весом до 20 кг. При наклоне туловища или приседании в гидроцилиндрах экзоскелета аккумулируется избыточное давление, которое высвобождается при возвращении тела в исходное положение, создавая в этот момент дополнительное усилие для разгрузки соответствующих мышц. Вес изделия версии V2. Гидроцилиндры рассчитаны минимум на 250 тыс. Температура окружающей среды в процессе эксплуатации должна быть выше нуля.
Применяемые экзоскелеты используются для увеличения силы солдат; также, роботизированные опоры для ног способны помочь парализованным людям ходить, могут использоваться работниками атомных электростанций и сотрудниками МЧС в случае стихийных бедствий.
С помощью российского экзоскелета можно свободно ходить по дому и даже гулять с собакой в парке. Читайте «Хайтек» в — Как начался проект «ЭкзоАтлет»? До того момента у них был двухлетний контракт с МЧС на разработку аварийно-спасательного экзоскелета.
В рамках контракта был создан прототип, рассчитанный на поднятие веса до 200 кг, и на этом контракт завершился. Команда осталась не у дел, а интерес к разработке экзоскелетов у них только разгорелся. И они пригласили нас с Михаилом, чтобы, продолжив тему экзоскелетов, сделать коммерчески успешный проект. У нас были альтернативные варианты — продолжать работы над аварийно-спасательным экзоскелетом, но для этого было необходимо получить новый контракт, или же делать военный экзоскелет.
Но обе эти идеи виделись нам достаточно сложными с точки зрения их дальнейшего продвижения. Для нас «ЭкзоАтлет» — это про то, как сильным людям, которые попали в тяжелую ситуацию, дать инструмент для серьезной работы над собой. И мы, конечно, хотим создать новые тренды в реабилитации, дать инструмент, который будет применяться как в клиниках, так и в домашних условиях. В положении сидя парализованный человек надевает экзоскелет, который затем поднимает человека в вертикальное положение.
Опора на костыли позволяет поддерживать равновесие. Чтобы запустить процесс восстановления — достаточно начать ходить. Здорово, если при этом перед человеком есть зеркало, в котором он видит, как у него двигаются ноги и представляет, что эти движения он делает сам. Результат зависит от того, как долго и насколько регулярно человек будет заниматься.
И это все просто благодаря тому, что человек вновь начинает ходить. Может ли такая конструкция полностью вернуть утраченные функции организма? Результат — через два года диагноз «полный паралич» сменился у всех на «частичный паралич». То есть можно сделать вывод, что с помощью ходьбы есть возможность вернуть какие-то движения.
Мы пока еще молодой стартап, и не успели провести такие длительные исследования, как Николелис, который занимается этим последние 10 лет. Но этот вопрос один из самых важных, поэтому в следующем году мы планируем начать аналогичные исследования и получить собственные результаты. Насколько я знаю, у вас в команде работает один из ваших пилотов. Есть пациент с неполным прерыванием спинного мозга, который, благодаря «ЭкзоАтлету», научился сам ходить.
До этого он мог стоять и ходить с ходунками, но не мог ходить с опорой на костыли. Теперь он этому научился.
Что такое экзоскелет и как он работает?
Специалисты спроектировали экзоскелет, который позволяет человеку развивать высокую скорость, прикладывая минимум усилий. ЭкзоМех это открытый проект разрабатывающий различные бионические устройства, такие как экзоскелеты, протезы, нейроприводы и другие механизмы, расширяющие, усиливающие или изменяющие возможности человека. Первый аналог экзоскелета как механизма был предложен русским изобретателем Николасом Ягиным (в документе он упоминается как «подданный Российской империи Николас Ягн») еще в 1890 году. Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии.