Egzoskelet je vanjski okvir koji omogu?ava osobi da izvodi zaista fantasti?ne radnje: di?e utege, leti, tr?i velikom brzinom, pravi divovske skokove itd. A ako mislite da samo glavni likovi "Iron Man" ili "Avatar" imaju takve ure?aje, onda ste duboko u zabludi. Oni su dostupni ?ovje?anstvu od 60-ih godina. pro?li vek; ?tavi?e, mo?ete nau?iti kako sastaviti egzoskelet vlastitim rukama! Me?utim, prvo prvo.

Egzoskelet: poznanstvo

Danas si lako mo?ete kupiti egzoskelet - sli?ne proizvode proizvode Ekso Bionics i Hybrid Assistive Limb (Japan), Indego (SAD), ReWalk (Izrael). Ali samo ako imate dodatnih 75-120 hiljada eura. U Rusiji se za sada proizvode samo medicinski egzoskeleti. Dizajnirao ih je i proizvodi Exoathlet.

Prvi egzoskelet napravili su nau?nici iz General Electrica i Vojne korporacije Sjedinjenih Dr?ava jo? ?ezdesetih godina pro?log stolje?a. Zvao se Hardiman i mogao je slobodno podi?i teret od 110 kg u zrak. Osoba koja je stavila ovu spravu u procesu je do?ivjela optere?enje, kao pri podizanju 4,5 kg! Samo ?to je sada sam Hardiman imao svih 680 kg. Zbog toga nije bio ba? tra?en.

Svi egzoskeleti su podijeljeni u tri tipa:

potpuno robotski;

• za noge.

Moderna robo odijela te?e od 5 do 30 kg i vi?e. Oni su i aktivni i pasivni (rade samo na komandu operatera). Prema svojoj namjeni, egzoskeleti se dijele na vojne, medicinske, industrijske i svemirske. Razmotrite najistaknutije od njih.

Najimpresivniji egzoskeleti na?eg vremena

Naravno, u bliskoj budu?nosti ne?e raditi takve egzoskelete vlastitim rukama kod ku?e, ali vrijedi ih upoznati:

• DM (Ma?ina snova). To je potpuno automatski hidrauli?ni egzoskelet kojim upravlja glas svog operatera. Ure?aj je te?ak 21 kg i mo?e izdr?ati osobu te?ine do centnera. Do sada se koristi za rehabilitaciju pacijenata koji ne mogu hodati zbog bolesti centralnog nervnog sistema ili drugih neuromi?i?nih bolesti. Pribli?na cijena je 7 miliona rubalja.
• Exo GT. Misija ovog egzoskeleta je ista kao i prethodnog - poma?e ljudima s patologijama motori?kih funkcija nogu. Karakteristike su sli?ne prethodnom, cijena je 7,5 miliona rubalja.
• ReWalk. Dizajniran je da ponovo omogu?i kretanje osobama sa paralizom donjih ekstremiteta. Ure?aj je te?ak 25 kg i mo?e raditi bez punjenja 3 sata. Egzoskelet je dostupan u Evropi i SAD u iznosu od 3,5 miliona rubalja.
• REX. Danas se ovaj ure?aj u Rusiji mo?e kupiti za 9 miliona rubalja. Egzoskelet daje osobama sa paralizom nogu ne samo samostalno hodanje, ve? i mogu?nost da stoje/sjede, okre?u se, hodaju po mjesecu, silaze niz stepenice itd. REX se kontrolira d?ojstikom, koji mo?e funkcionirati bez punjenja cijeli dan.
• HAL (hibridni pomo?ni ud). Postoje dvije verzije - za ruke i za ruke/noge/torzo. Ovaj izum omogu?ava rukovaocu da podigne te?inu 5 puta ve?u od ograni?enja za osobu. Koristi se i za rehabilitaciju paraliziranih osoba. Ovaj egzoskelet je te?ak samo 12 kg, a njegovo punjenje je dovoljno za 1,0-1,5 sati.

Kako napraviti egzoskelet vlastitim rukama: James Hacksmith Hobson

Prva i do sada jedina osoba koja je uspjela dizajnirati egzoskelet u nelaboratorijskim uvjetima je kanadski in?enjer James Hobson. Pronalaza? je sastavio ure?aj koji mu omogu?ava da slobodno podi?e u zrak blokove od 78 kilograma. Njegov egzoskelet radi na pneumatskim cilindrima koji se energijom napajaju kompresorom, a ure?ajem se upravlja pomo?u daljinskog upravlja?a.

Kana?anin ne krije svoj izum. Mo?ete saznati kako sastaviti egzoskelet vlastitim rukama slijede?i njegov primjer na web stranici in?enjera i na njegovom YouTube kanalu. Me?utim, imajte na umu da te?ina koju podi?e takav egzoskelet le?i isklju?ivo na ki?mi operatera.

Egzoskelet uradi sam: pribli?ni dijagram

Ne postoje detaljna uputstva koja vam omogu?avaju da lako sastavite egzoskelet kod ku?e. Me?utim, jasno je da ?e za to biti potrebno:

• okvir, karakteriziran snagom i pokretljivo??u;
• hidrauli?ki klipovi;
• tla?ne komore;
• vakuumske pumpe;
• izvor energije;
• izdr?ljive cijevi koje mogu izdr?ati visok pritisak;
• Ra?unalo za upravljanje;
• senzori;
• softver koji vam omogu?ava slanje i pretvaranje informacija sa senzora za ?eljeni rad ventila.

Kako ?e ova kompozicija otprilike funkcionirati:

1. Jedna pumpa bi trebala pove?ati pritisak u sistemu, druga - smanjiti.
2. Rad ventila ovisi o tlaku u tla?nim komorama, ?ije pove?anje / smanjenje ?e kontrolirati sistem.
3. Lokacija senzora (protiv pokreta udova): ?est - ruku, ?etiri - le?a, tri - noge, dva stopala (ukupno vi?e od 30).
4. Softver mora eliminirati pritisak na senzore.
5. Signali senzora moraju se podijeliti na uslovne (informacije iz njih su korisne ako bezuvjetni senzor ne "govori" o pritisku koji do?ivljava) i bezuvjetne. Uvjetovanost / bezuvjetnost ovih elemenata mo?e se odrediti, na primjer, akcelerometrom.
6. Ruke egzoskeleta su troprste, odvojene od ru?nog zgloba operatera, kako bi se sprije?ile ozljede i dala dodatna snaga.
7. Izvor napajanja se bira nakon monta?e i probnog testiranja egzoskeleta.

Do sada, samo u oblasti rehabilitacije, ve? po?inju da ulaze u na?e ?ivote. Postoje pronalaza?i koji su u stanju da naprave takav ure?aj van laboratorija. Sasvim je mogu?e da ?e u bliskoj budu?nosti svaki student mo?i vlastitim rukama sastaviti egzoskelet Stalkera. Ve? je mogu?e predvidjeti da su takvi sistemi budu?nost.

Ako ste jedan od onih koji su sa velikim zadovoljstvom gledali sve delove Iron Mana, sigurno ste bili odu?evljeni gvozdenim odelom koje je Tony Stark obukao pre borbe sa zlikovcima. Sla?em se, bilo bi lijepo imati takvo odijelo. Osim ?to bi vas u tren oka mogao odvesti bilo gdje, barem za kruh, za?titio bi va?e tijelo od svih vrsta o?te?enja i dao vam nadljudsku snagu.

Vjerovatno vas ne?e iznenaditi da ?e vrlo brzo lak?a verzija odijela Iron Man omogu?iti vojnicima da tr?e br?e, nose te?ko oru?je i kre?u se po neravnom terenu. U isto vrijeme, odijelo ?e ih za?tititi od metaka i bombi. Vojni in?enjeri i privatne kompanije rade na egzoskeletima od 60-ih godina pro?log veka, ali tek nedavna dostignu?a u elektronici i nauci o materijalima pribli?ila su nas realizaciji ove ideje nego ikada ranije.

Godine 2010. ameri?ki odbrambeni izvo?a? Raytheon demonstrirao je eksperimentalni egzoskelet XOS 2 - u su?tini robotsko odijelo koje kontrolira ljudski mozak - koje mo?e podi?i dva do tri puta ve?u te?inu od ljudske bez ikakvog napora ili pomo?i. Druga kompanija, Trek Aerospace, razvija egzoskelet sa ugra?enim mlaznim ranom koji mo?e letjeti brzinom od 112 km/h i nepomi?no lebdjeti iznad zemlje. Ove i niz drugih obe?avaju?ih kompanija, uklju?uju?i ?udovi?ta poput Lockheed Martina, svake godine pribli?avaju odijelo Iron Man stvarnosti.

Pro?itajte intervju sa tvorcem ruskog egzoskeleta Stahanovim.

EgzoskeletXOS 2 odRaytheon

Imajte na umu da ne?e samo vojska imati koristi od razvoja dobrog egzoskeleta. Jednog dana, ljudi s ozljedama ki?mene mo?dine ili degenerativnim bolestima koje ograni?avaju njihovu sposobnost kretanja mo?i ?e se lako kretati zahvaljuju?i vanjskim okvirima. Prve verzije egzoskeleta, kao ?to je ReWalk iz Argo Medical Technologies, ve? su u?le na tr?i?te i dobile univerzalno odobrenje. Me?utim, u ovom trenutku, oblast egzoskeleta je jo? u povojima.

Kakvu revoluciju egzoskeleti budu?nosti obe?avaju donijeti na bojno polje i? Koje tehni?ke prepreke moraju savladati in?enjeri i dizajneri da bi egzoskeleti bili zaista prakti?ni za svakodnevnu upotrebu? Hajde da to shvatimo.

Istorija razvoja egzoskeleta

Ratnici od pamtivijeka stavljaju oklope na svoja tijela, ali prva ideja o tijelu s mehani?kim mi?i?ima pojavila se u nau?noj fantastici 1868. godine, u jednom od nov?i?a Edwarda Sylvestera Ellisa. Prairie Steam Man opisao je gigantsku parnu ma?inu u obliku ?oveka koja je pokretala svog pronalaza?a, genijalnog D?onija Brejnerda, brzinom od 96,5 km/h dok je lovio bikove i Indijance.

Ali ovo je fantazija. Prvi pravi patent za egzoskelet primio je ruski ma?inski in?enjer Nikolaj Jagn 1890-ih u Americi. Poznat po svojim razvojima, dizajner je ?ivio u inostranstvu vi?e od 20 godina, patentirao je desetak ideja koje opisuju egzoskelet koji omogu?ava vojnicima da s lako?om tr?e, hodaju i ska?u. Me?utim, u stvarnosti, Yagn je poznat samo po stvaranju "Stoker's Friend" - automatskog ure?aja koji opskrbljuje vodom parne kotlove.

Egzoskelet patentirao N. Yagno

Do 1961., dvije godine nakon ?to je Marvel Comics osmislio svoj Iron Man i Robert Heinlein napisao Starship Troopers, Pentagon je odlu?io napraviti njihova egzoodijela. Postavio je zadatak da stvori "servo vojnika", koji je opisan kao "ljudska kapsula opremljena upravlja?em i servo upravlja?em" koja mu je omogu?avala da brzo i lako pomera te?ke predmete, a tako?e je ?titila nosa? od metaka, otrovnog gasa, toplote. i zra?enje. Do sredine 1960-ih, in?enjer Univerziteta Cornell Neil Meisen razvio je skeletni egzoskelet te?ak 15,8 kilograma, nazvan "Superman odijelo" ili "ljudsko poja?alo". Omogu?io je korisniku da podigne 453 kilograma sa svakom rukom. U isto vrijeme, General Electric je razvio sli?an ure?aj od 5,5 metara, takozvani "pedipulator", kojim je operater upravljao iznutra.

Uprkos ovim vrlo zanimljivim koracima, nisu bili okrunjeni uspjehom. Kostimi su se pokazali neprakti?nim, ali istra?ivanje se nastavilo. U 1980-im, nau?nici iz Laboratorije u Los Alamosu kreirali su dizajn za takozvano "Pitman" odijelo, egzoskelet za kori?tenje ameri?kim trupama. Me?utim, koncept je ostao samo na plo?i za crtanje. Od tada, svijet je vidio jo? nekoliko doga?aja, ali nedostatak materijala i energetskih ograni?enja nisu nam dozvolili da vidimo pravo odijelo Iron Mana.

Godinama su proizvo?a?i egzoskeleta bili u zastoju zbog ograni?enja tehnologije. Ra?unari su bili presporo da obra?uju komande koje su pokretale odijela. Napajanje nije bilo dovoljno da egzoskelet u?ini dovoljno prenosivim, a mi?i?i elektromehani?kog pokreta?a koji su pokretali udove jednostavno su bili preslabi i glomazni da bi radili "ljudski". Me?utim, po?etak je napravljen. Ispostavilo se da je ideja o egzoskeletu previ?e obe?avaju?a za vojnu i medicinsku oblast da bi se jednostavno odvojila od nje.

ma?ina ?ovek

Po?etkom 2000-ih, ?elja za stvaranjem pravog Iron Man odijela po?ela je negdje voditi.

Agencija za napredna odbrambena istra?ivanja DARPA, Pentagonov egzoti?ni i napredni tehnolo?ki inkubator, pokrenula je program vrijedan 75 miliona dolara za izgradnju egzoskeleta za pove?anje ljudskog tijela i njegovih performansi. Lista zahtjeva DARPA-e bila je prili?no ambiciozna: agencija je ?eljela vozilo koje ?e vojniku omogu?iti da neumorno nosi stotine kilograma tereta cijeli dan, podr?ava velike topove za koje su obi?no potrebna dva operatera i mo?e nositi ranjenog vojnika, ako je potrebno. , sa bojnog polja. U isto vrijeme, automobil mora biti neranjiv na vatru, a tako?er i skakati visoko. DARPA plan su mnogi odmah smatrali nemogu?im.

Ali ne sve.

Sarcos – predvo?en kreatorom robota Steveom Jacobsenom, koji je prethodno stvorio mehani?kog dinosaurusa od 80 tona – osmislio je inovativni sistem u kojem su senzori koristili ove signale za kontrolu seta ventila, koji su zauzvrat kontrolirali hidrauliku pod visokim pritiskom u zglobovima. . Mehani?ki zglobovi su pokretali cilindre povezane kablovima koji su opona?ali tetive koje povezuju ljudske mi?i?e. Kao rezultat toga, ro?en je eksperimentalni egzoskelet XOS, koji je u?inio da osoba izgleda kao divovski insekt. Sarcos je na kraju kupio Raytheon, koji je nastavio razvoj kako bi predstavio drugu generaciju odijela pet godina kasnije.

Egzoskelet XOS 2 toliko je uzbudio javnost da ga je ?asopis Time uvrstio na listu prvih pet u 2010. godini.

U me?uvremenu, druge kompanije poput Berkeley Bionicsa rade na smanjenju koli?ine energije koja je potrebna umjetnim protezama kako bi egzoskelet mogao trajati dovoljno dugo da bude prakti?an. Jedan od projekata iz 2000-ih, Human Load Carrier (HULC), mogao je raditi do 20 sati bez ponovnog punjenja. Malo po malo napredovalo se.

HAL egzoskelet

Do kraja decenije, japanska kompanija Cyberdyne razvila je robotsko odijelo HAL, jo? nevjerovatnije po svom dizajnu. Umjesto da se oslanja na kontrakcije mi?i?a ljudskog operatera, HAL je radio na senzorima koji ?itaju elektri?ne signale iz mozga operatera. Teoretski, egzoskelet baziran na HAL-5 mogao bi omogu?iti korisniku da radi ?ta god ?eli samo razmi?ljaju?i o tome, bez pomjeranja niti jednog mi?i?a. Ali za sada, ovi egzoskeleti su projekat budu?nosti. I oni imaju svoje probleme. Na primjer, samo nekoliko egzoskeleta je do sada dobilo javno odobrenje. Ostalo se jo? testira.

Razvojna pitanja

Do 2010. DARPA projekat za stvaranje egzoskeleta doveo je do nekih rezultata. Trenutno, napredni sistemi egzoskeleta te?ine do 20 kilograma mogu podi?i do 100 kilograma korisnog tereta uz malo ili bez napora operatera. Istovremeno, najnoviji egzoskeleti su ti?i od uredskog ?tampa?a, mogu se kretati brzinom od 16 km / h, ?u?ati i skakati.

Ne tako davno, jedan od izvo?a?a radova obrambene agencije, Lockheed Martin, predstavio je svoj egzoskelet dizajniran za dizanje utega. Takozvani "pasivni egzoskelet" kreiran za radnike u brodogradili?tu jednostavno prenosi optere?enje na noge egzoskeleta koje se nalaze na tlu.

Razlika izme?u modernih egzoskeleta i onih razvijenih 60-ih godina je u tome ?to su opremljeni senzorima i GPS prijemnicima. Time se jo? vi?e podi?u ulozi za upotrebu u vojnoj sferi. Vojnici bi mogli dobiti mnogo koristi od takvih egzoskeleta, od precizne geolokacije do dodatnih supermo?i. DARPA tako?er razvija automatizirana tkiva koja bi se mogla koristiti u egzoskeletima za pra?enje stanja srca i disanja.

Ako se ameri?ka industrija nastavi kretati ovim putem, vrlo brzo ?e imati one koje mogu ne samo da se kre?u "br?e, vi?e, ja?e", ve? i nose nekoliko stotina dodatnih tereta. Ipak, pro?i ?e jo? barem nekoliko godina prije nego ?to pravi "gvozdeni ljudi" u?u na bojno polje.

Kao ?to je ?esto slu?aj, razvoj vojnih agencija (mislimo, na primjer, internet) mo?e biti od velike koristi u mirnodopskim uvjetima, jer ?e tehnologija na kraju iza?i i pomo?i ljudima. Pate od potpune ili djelomi?ne paralize, osobe s ozljedama ki?mene mo?dine i atrofijom mi?i?a mo?i ?e ?ivjeti ispunjenije ?ivote. Berkeley Bionics, na primjer, testira eLegs, egzoskelet na baterije koji ?e omogu?iti osobi da hoda, sjedi ili jednostavno stoji u du?em vremenskom periodu.

Jedno je sigurno: po?etak procesa brzog razvoja egzoskeleta polo?en je po?etkom ovog veka (nazovimo ga drugim talasom), a kako ?e se on zavr?iti, zna?e se vrlo, vrlo brzo. Tehnologije nikada ne miruju, a ako se in?enjeri za ne?to pozabave, tu stvar dovode do njenog logi?nog kraja.

Raskidajte zrak brzinom zvuka i jurite prema horizontu, ra?irenih ruku po ?avovima u svom ?eljeznom odijelu. U tren oka, budite bilo gdje u svijetu bez potrebe da stojite u saobra?ajnoj gu?vi. Letite bez krila, bez ukrcaja u avion ili ne?to ja?e. Neka neko baci kamen na mene ko nije ?eleo da bude na mestu Tonija Starka u njegovim zvezdanim trenucima (naravno, u odelu Iron Mana). Djelomi?no ?e ovi snovi mo?i ostvariti egzoskelet - ure?aj koji mo?e pove?ati sposobnosti osobe (uglavnom fizi?ku, mi?i?nu snagu) zbog vanjskog okvira. O tome ?ta je ovaj ure?aj, koji je razvoj ve? dostupan i kako ?e se tehnologije razvijati u budu?nosti, re?i ?emo u ovom materijalu.

Od elasti?nog do "gvozdenog ?oveka"

Nauka i tehnologija su, bez pretjerivanja, naj?e??a utrka izme?u domi?ljatosti ?ovjeka i prirode. ?ovek je kroz istoriju poku?avao da prepravi svet oko sebe kako bi odgovarao svojim potrebama. Negdje i uspijeva, ?esto ne bez ?tete po prirodu. Mora? negde da viri? u nju. I ako ve?ina beski?menjaka ima vanjski skelet u ovom ili onom obliku, ljudi ga nemaju. Ali nije bilo krila, zar ne?

Danas se pod egzoskeletom podrazumijeva mehani?ko odijelo ili njegov dio visine do 2-2,5 metara. Slijede "mobilna odijela", mehani i drugi d?inovski humanoidni roboti.

Kao i mnoge druge stvari u na?im ?ivotima, egzoskeleti postepeno prelaze granicu koja odvaja smjele snove od svakodnevnog ?ivota. U po?etku samo ideje, koncepti, mitovi i legende nau?ne fantastike, danas se, skoro svake nedelje, pojavljuju nove varijante egzoskeleta.

Prvim pronalaza?em egzoskeleta smatra se ruski "ma?inski in?enjer" Nikolaj Ferdinandovi? Jagn, koji je jo? 1890-ih registrovao niz patenata na ovu temu. ?ivio je u Americi, gdje je, zapravo, patentirao svoja ?uda, pokazivao ih na izlo?bama, a po povratku u rodni kraj ponovo izmi?ljao. Njegov egzoskelet je uop?te trebao da olak?a vojnicima hodanje, tr?anje i skakanje. Ve? tada je ruski genije predvidio potencijalnu vojnu mo? takvih ure?aja.

NIKOLAI
Ferdinandovich YAGN

Osim egzoskeleta, Yagn je razvio rashladne zavjese, hidrauli?ki motor, osciliraju?i propeler, samovar-sterilizator i druge ure?aje.

Hardiman

Ne?emo pore?i da su pisci nau?ne fantastike dali gigantski i ogroman doprinos razvoju egzoskeleta. Godine 1959., nakon senzacionalnog romana Starship Troopers Roberta Heinleina, svima je postalo jasno da se iza vanjskih okvirnih odijela krije budu?nost vojnih operacija i ne samo. I odlazimo.

Prvi egzoskelet kreirala je kompanija General Electric uz podr?ku ameri?kog Ministarstva odbrane 1960-ih. Hardiman je bio te?ak 680 kilograma i mogao je podi?i teret do 110 kilograma. Uz sve gigantske ambicije - a htjeli su ga koristiti i pod vodom i u svemiru, i nositi bojeve glave i nuklearne ?ipke - pokazao se ne na najbolji na?in. Bio je sretno zaboravljen.

nalik na egzoskelet ure?aj "pedomotor" izumitelj Leslie S. Kelly, razvijen 1917.

Devet godina kasnije, Miomir Vukobratovi? iz Beograda, Jugoslavija, pokazao je prvi egzoskelet koji hoda na pogon, ?iji je zadatak bio da osobama sa paralizom omogu?i hodanje. Ure?aj je bio baziran na pneumatskom aktuatoru. Sovjetski nau?nici iz Centralnog instituta za traumatologiju i ortopediju imena N. N. Priorova pokazali su prve inicijative za razvoj egzoskeleta zajedno sa svojim jugoslovenskim kolegama na osnovu radova Vukobratovi?a. Ali s po?etkom perestrojke, projekti su zatvoreni i nema podataka o tajnim podzemnim razvojima egzoskeleta. Ali sa istra?ivanjem svemira, sve je bilo u redu.

U razli?ito vrijeme u razli?itim zemljama, majstori su poku?avali napraviti egzoskelete za razli?ite namjene, ali su zbog raznih prepreka (o kojima ?emo kasnije govoriti) u tome vrlo slabo uspjeli. Nedostatak energenata, spori razvoj nau?nog i tehnolo?kog napretka, razvoj nauke o materijalima i drugih srodnih nauka, kao i razvoj ra?unarstva i kibernetike, ?iji se talas podigao tek pre 30 godina, sve je to ko?ilo razvoj egzoskeleta. Bez sumnje, ovo su najslo?enije tehnologije koje ljudi tek treba da savladaju.

Problemi egzoskeleta

Ne postoji mnogo materijala na ovoj planeti od kojih se mo?e napraviti ?vrsti okvir koji svojom te?inom ne?e pogor?ati stvari. U svakom slu?aju, nije ih bilo mnogo, ali uzimaju?i u obzir letove u svemir, razvoj vojske, razvoj nauke o materijalima, nanotehnologije i jo? desetak-dva zanimljivih podru?ja, ?ovje?anstvo postepeno preuzima jednu barijeru za drugom. Po?etkom 21. veka interesovanje za egzoskelete rasplamsalo se izuzetnom snagom i nastavlja da gori do danas. Ali prvo, hajde da razgovaramo o glavnim problemima sa kojima se susre?u kreatori egzoskeleta.

Ako hipoteti?ki egzoskelet razlo?imo na komponente, imat ?emo: izvor energije, mehani?ki kostur i softver. A ako se ?ini da je sve jasno sa zadnje dvije ta?ke i gotovo da nema problema, onda je napajanje ozbiljan problem. Uz normalan izvor energije, in?enjeri su mogli ne samo stvoriti egzoskelet, ve? ga i kombinirati sa svemirskim odijelom i mlaznim ranom. Vjerovatno bi se ispostavilo da je to odijelo Iron Mana, ali novi Tony Stark se jo? nije pojavio.

Bilo koji od dana?njih kompaktnih izvora napajanja mo?e egzoskeletu osigurati samo nekoliko sati trajanja baterije. Dalje - ovisnost o ?ici. Nepunjive i punjive baterije imaju svoja ograni?enja, kao ?to su zamjena ili sporo punjenje. Motori s unutra?njim sagorijevanjem trebali bi biti previ?e pouzdani, ali ne posebno kompaktni. Osim toga, u potonjem slu?aju bit ?e potreban dodatni sistem hla?enja, a sam motor s unutarnjim sagorijevanjem te?ko je podesiti da trenutno oslobodi veliku koli?inu energije. Elektrohemijske gorivne ?elije mogu se brzo napuniti te?nim gorivima (kao ?to je metanol) i pru?iti ?eljeni i trenutni nalet energije, ali rade na ekstremno visokim temperaturama. 600 stepeni Celzijusa je relativno niska temperatura za takvo napajanje. Sa njim ?e se "gvozdeni ?ovek" pretvoriti u hot dog.

Za?udo, najmogu?e rje?enje problema goriva za egzoskelete budu?nosti mo?e biti najnemogu?e: be?i?ni prijenos energije. To bi moglo rije?iti mnoge probleme, jer se mo?e prenijeti iz proizvoljno velikog reaktora (uklju?uju?i i nuklearni). Ali kako? Pitanje je otvoreno.

Prvi egzoskeleti bili su napravljeni od aluminija i ?elika, jeftini i jednostavni za kori?tenje. Ali ?elik je prete?ak, a egzoskelet mora raditi i na podizanju vlastite te?ine. Shodno tome, s velikom te?inom odijela, njegova efikasnost ?e pasti. Aluminijske legure su prili?no lagane, ali akumuliraju zamor, ?to zna?i da nisu posebno pogodne za velika optere?enja. In?enjeri tra?e lagane i jake materijale poput titanijuma ili karbonskih vlakana. Oni ?e neminovno biti skupi, ali ?e osigurati efikasnost egzoskeleta.

Poseban problem predstavljaju diskovi. Standardni hidrauli?ni cilindri su dovoljno sna?ni i mogu raditi s velikom precizno??u, ali su te?ki i zahtijevaju gomilu crijeva i cijevi. Pneumatika je, s druge strane, previ?e nepredvidljiva u smislu upravljanja pokretima, budu?i da komprimirani plin dolazi natrag i reaktivne sile ?e gurnuti aktuatore.

Me?utim, razvijaju se novi elektronski bazirani servo ure?aji koji ?e koristiti magnete i omogu?iti pokrete koji reaguju uz minimalnu potro?nju energije i mali. Mo?ete to uporediti sa prelaskom sa parnih lokomotiva na vozove. Napominjemo i fleksibilnost koju bi zglobovi trebali imati, ali ovdje probleme egzoskeleta mogu rije?iti programeri svemirskog odijela. Oni ?e tako?er pomo?i u prilago?avanju odijela veli?ini nositelja.

Kontrola

Poseban problem u stvaranju egzoskeleta je kontrola i regulacija prekomjernih i ne?eljenih pokreta. Ne mo?ete samo uzeti i napraviti egzoskelet sa istom brzinom reakcije svakog od ?lanova. Takav mehanizam mo?e biti prebrz za korisnika, ali ga ne mo?ete u?initi presporim – neefikasnim. S druge strane, ne mo?ete se osloniti na korisnika i vjerovati senzorima da o?itaju namjere iz pokreta tijela: desinhronizacija pokreta korisnika i odijela ?e dovesti do ozljeda. Potrebno je ograni?iti obje strane. In?enjeri razbijaju glave oko rje?enja ovog problema. Osim toga, nenamjerno ili ne?eljeno kretanje mora se uo?iti unaprijed kako slu?ajno kihanje ili ka?alj ne bi doveli do poziva hitne pomo?i.

Egzoskeleti i budu?nost

Sarcos i Raytheon su 2010. zajedno sa ameri?kim Ministarstvom odbrane pokazali borbeni egzoskelet XOS 2. Prvi prototip iza?ao je dvije godine ranije, ali nije izazvao pometnju. Ali XOS 2 se pokazao toliko kul da je ?asopis Time uvrstio egzoskelete na listu pet najboljih vojnih inovacija godine. Od tada, vode?i svjetski in?enjeri su bili zbunjeni oko stvaranja egzoskeleta koji mogu pru?iti prednost na bojnom polju. I van njega.

?ta imamo danas?

Ovaj egzoskelet je predstavljen 2011. godine i dizajniran je za osobe sa invaliditetom. U januaru 2013. objavljena je a?urirana verzija - ReWalk Rehabilitation, a ve? u junu 2014. FDA je odobrila kori?tenje egzoskeleta u javnosti i kod ku?e, ?ime je otvorio put za komercijalnu upotrebu. Sistem je te?ak oko 23,3 kilograma, radi na Windows-u i u tri na?ina rada: hodaj, sjedi i stoji. Tro?ak: od 70 do 85 hiljada dolara.

Serija ovih vojnih egzoskeleta je u aktivnom razvoju (sljede?i je XOS 3). Te?ka je oko 80 kilograma i omogu?ava vlasniku da lako podigne 90 kilograma vi?ka. Najnoviji modeli kostima su toliko mobilni da vam omogu?avaju da se igrate loptom. Prema proizvo?a?ima, jedan XOS mo?e zamijeniti tri vojnika. Mo?da ?e tre?a generacija egzoskeleta biti bli?a onome ?to vidimo na ekranima nau?nofantasti?nih filmova posljednjih godina. Na?alost, dok je vezan za vanjski izvor napajanja.

Human Universal Load Carrier - kreacija poznate kompanije Lockheed Martin u saradnji sa Berkeley Bionics. Ovaj egzoskelet je tako?er dizajniran za vojsku. Osnova je hidraulika i litijum-polimerske baterije. Pravilnim optere?enjem vanjskog okvira, uz njegovu pomo?, korisnik mo?e ponijeti do 140 kilograma vi?ka tereta. Pretpostavlja se da ?e vojnici mo?i da koriste HULC a la "ja i moj prijatelj moj kamion" u roku od 72 sata. Razvoj je u punom jeku, tako da ne ?udi da je HULC mo?da prvi koji ?e u?i u slu?bu u Sjedinjenim Dr?avama.

ExoHiker, ExoClimber i eLEGS (Ekso)

Prototipovi, opet, Berkeley Bionics, dizajnirani za obavljanje razli?itih zadataka. Prvi koji poma?e putnicima da nose teret do 50 kilograma, predstavljen je u februaru 2005. godine i te?ak je oko 10 kilograma. S obzirom na malu solarnu plo?u, mo?e raditi jako, jako dugo. ExoClimber je dodatak od deset kilograma ExoHiker-u koji omogu?ava korisniku da ska?e i penje se uz stepenice. Godine 2010. razvoj Berkeley Bionics-a rezultirao je eLEGS-om. Ovaj sistem je kompletan hidrauli?ni egzoskelet koji omogu?ava paralizovanim ljudima da hodaju i stoje. 2011. godine eLEGS je preimenovan u Ekso. Te?ak je 20 kilograma, kre?e se maksimalnom brzinom od 3,2 km/h i radi 6 sati.

Jo? jedan senzacionalni egzoskelet japanskog proizvo?a?a robota Cyberdyne. Njegova svrha je da omogu?i mogu?nost hodanja osobama sa invaliditetom. Postoje dvije glavne opcije: HAL-3 i HAL-5. Od svog uvo?enja 2011. godine, za manje od godinu dana, HAL je usvojilo vi?e od 130 medicinskih instituta ?irom zemlje. Me?utim, testiranje ?e se nastaviti tokom 2014., a mo?da i 2015. godine. U avgustu 2013. HAL je dobio carte blanche da se koristi kao medicinski robot u Evropi. Najnoviji model odijela te?ak je oko 10 kilograma.

Prosje?na cijena medicinskog egzoskeleta je
90 hiljada dolara.

Pored ozbiljnih egzoskeleta za cijelo tijelo, ograni?eni egzoskeleti dizajnirani za obavljanje specifi?nih zadataka postaju sve popularniji. Na primjer, u avgustu ove godine prikazana je egzostolica Chairless Chair koja vam omogu?ava da sjedite stoje?i. Daewoo i Lockheed Martin su nezavisno prikazali egzoskelete za radnike u brodogradili?tu. Ovi ure?aji omogu?avaju radnicima da dr?e teret ili alat do 30 kilograma bez velikog naprezanja.

U Rusiji razvoj egzoskeleta pod nazivom "ExoAtlet" sprovodi tim nau?nika okupljenih na bazi Istra?iva?kog instituta za mehaniku Moskovskog dr?avnog univerziteta. Oni nastavljaju razvoj Vukobratovi?a, zapo?et jo? u SSSR-u, koji smo ve? spomenuli. Prvi radni pasivni egzoskelet ovog tima razvijen je za zaposlene u Ministarstvu za vanredne situacije, vatrogasce i spasioce. Uz te?inu od 12 kilograma, dizajn vam omogu?ava da bez napora nosite do 100 kilograma tereta. Kompanija planira da razvije model snage ExoAtler-A, koji ?e omogu?iti no?enje do 200 kilograma, kao i medicinski egzoskelet za rehabilitaciju osoba sa invaliditetom.

Ono ?to sve ove kostime ujedinjuje je to ?to su uglavnom predstavljeni kao prototipovi. Tako ?e se pobolj?ati. Dakle, ?ekaju terenska ispitivanja. Tako da ?e biti novih modela. Dakle, oni su budu?nost. Prerano je re?i da se funkcionalan i koristan egzoskelet mo?e kupiti na crnom tr?i?tu. Ali po?etak je napravljen, a razvoj ovog pravca pouzdano ulazi u ?iroki kanal. Jo? smo daleko od kostima Tonyja Starka, ali ?ta nas spre?ava da u?ivamo u spektakularnim filmovima? Ljubitelji spektakularnih obra?una s egzoskeletima uvijek ?e imati ?ta da gledaju: "Vanzemaljci" (1986), "Iron Man" (2008), "Avatar" (2009), "Okrug br. 9" (2009), "Osvetnici" ( 2012), " Elysium (2013), Edge of Tomorrow (2014).

Jedno je sigurno: egzoskeleti ?e biti posvuda u budu?nosti. Oni ?e pomo?i na?im kosmonautima da istra?e Mars, izgrade prve kolonije i udobno se kre?u u svemiru. Oni ?e se koristiti u vojnom segmentu, jer standardno daju vojnike nadljudskom snagom. Oni ?e dati priliku da se u potpunosti presele onima koji su je izgubili. Iron Man odijelo ?e jednog dana postati stvarno, kao i sve ?to vidite oko sebe.

"ExoAtlet"

Sje?am se kako sam nakon gledanja Avatara bio potpuno zapanjen egzoskeletima prikazanim tamo. Od tada mislim da su ovi pametni komadi ?eljeza budu?nost. Tako?er zaista ?elim da svoje izo?trene ruke prika?im ovoj temi s pogre?ne strane. ?tavi?e, prema analiti?koj agenciji ABI Research, globalno tr?i?te egzoskeleta ?e do 2025. godine iznositi 1,8 milijardi dolara.U ovoj fazi, jer nisam tehni?ar, in?enjer, arhitekta i programer, pomalo sam zbunjen. Razmi?ljam kako pristupiti ovoj temi. Bilo bi mi drago da se u komentarima na ?lanak navedu ljudi koji bi potencijalno bili zainteresirani za sudjelovanje u ovakvim projektima.

Sada postoje ?etiri klju?ne kompanije na tr?i?tu egzoskeleta: ameri?ki Indego, izraelski ReWalk, japanski Hybrid Assistive Limb i Ekso Bionics. Prosje?na cijena njihovih proizvoda je od 75 do 120 hiljada eura. U Rusiji ljudi tako?e ne sjede besposleni. Na primjer, kompanija Exoathlet aktivno radi na medicinskim egzoskeletima.

Prvi egzoskelet zajedni?ki su razvili General Electric i vojska Sjedinjenih Dr?ava 60-ih godina i nazvan je Hardiman. Mogao je podi?i 110 kg uz primijenjenu silu pri podizanju 4,5 kg. Me?utim, to je bilo neprakti?no zbog svoje zna?ajne mase od 680 kg. Projekat nije bio uspje?an. Svaki poku?aj kori?tenja cijelog egzoskeleta zavr?avao je intenzivnim nekontroliranim kretanjem, zbog ?ega nikada nije u potpunosti testiran s osobom unutra. Dalja istra?ivanja su se fokusirala na jednu ruku. Iako je trebalo da podigne 340 kg, njena te?ina je bila 750 kg, ?to je duplo vi?e od kapaciteta dizanja. Bez spajanja svih komponenti za rad, prakti?na primjena Hardiman projekta bila je ograni?ena.

REX

Karakteristike i specifikacije:
1. Samostalno hodanje. Ne zahtijevaju ?take ili druga sredstva za stabilizaciju, a ruke su slobodne.
4. Egzoskelet noge vam omogu?ava da: ustanete, sjednete, okrenete se, hodate unazad, stojite na jednoj nozi, hodate uz stepenice, hodate po raznim, ?ak i nagnutim povr?inama.
5. Ure?aj je vrlo jednostavan za upravljanje - sve funkcije se aktiviraju pomo?u d?ojstika.
6. Ure?aj se mo?e koristiti cijeli dan zahvaljuju?i uklonjivoj bateriji velikog kapaciteta.
7. Uz malu te?inu od samo 38 kilograma, REX mo?e izdr?ati korisnika do 100 kilograma i visine od 1,42 do 1,93 metra.
8. Udoban sistem fiksiranja ne izaziva nikakvu nelagodu ?ak i ako ga nosite cijeli dan.
9. Tako?e, kada se korisnik ne kre?e, ve? samo stoji REX ne tro?i energiju baterije.
10. Pristup zgradama bez rampi, zahvaljuju?i mogu?nosti hodanja uz stepenice bez pomo?i.