Ni nini exoskeleton - suti ya "mtu wa chuma" ya siku zijazo. Exoskeleton mpya kwa namna ya buti: hufanya kazi kwa uhuru na kufanya harakati iwe rahisi! Maswali ya majadiliano

Nakumbuka kutazama "Avatar" na kushangazwa kabisa na mifupa ya mifupa iliyoonyeshwa hapo. Tangu wakati huo, nadhani kwamba siku zijazo ziko na vipande hivi vya vifaa vya smart. Pia ninataka sana kutumia mikono yangu midogo potofu kwa mada hii. Zaidi ya hayo, ikiwa unaamini shirika la uchanganuzi la ABI Research, soko la kimataifa la mifupa exoskeleton litakuwa $1.8 bilioni kufikia 2025. Katika hatua hii, si kuwa fundi, mhandisi, mbunifu au programu, nimechanganyikiwa kwa kiasi fulani. Ninafikiria jinsi ya kushughulikia mada hii. Ningefurahi ikiwa watu ambao wangeweza kupendezwa kushiriki katika miradi kama hii wangeonekana katika maoni kwa makala hiyo.
Kwa sasa kuna kampuni nne muhimu zinazofanya kazi katika soko la mifupa ya mifupa: American Indego, Israel ReWalk, Japan Hybrid Assistive Limb na Ekso Bionics. Gharama ya wastani ya bidhaa zao ni kutoka euro 75 hadi 120,000. Katika Urusi, watu pia hawaketi bila kufanya chochote. Kwa mfano, kampuni ya Exoathlete inafanya kazi kikamilifu kwenye exoskeletons za matibabu.

Exoskeleton ya kwanza ilitengenezwa kwa pamoja na General Electric na jeshi la Merika katika miaka ya 60, na iliitwa Hardiman. Angeweza kuinua kilo 110 kwa nguvu ya kuinua ya kilo 4.5. Walakini, haikuwezekana kwa sababu ya uzito wake mkubwa wa kilo 680. Mradi haukufanikiwa. Jaribio lolote la kutumia exoskeleton kamili lilisababisha harakati kali isiyodhibitiwa, kwa sababu hiyo haikujaribiwa kikamilifu na mtu ndani. Masomo zaidi yalilenga mkono mmoja. Ingawa alitakiwa kuinua kilo 340, uzito wake ulikuwa kilo 750, ambayo ilikuwa mara mbili ya nguvu ya kuinua. Bila kupata vipengele vyote pamoja kufanya kazi, utumiaji wa vitendo wa mradi wa Hardiman ulikuwa mdogo.

Ifuatayo kutakuwa na hadithi fupi kuhusu exoskeletons za kisasa, ambazo kwa njia moja au nyingine zimefikia kiwango cha utekelezaji wa kibiashara.

1. Kutembea kwa kujitegemea. Haihitaji magongo au njia zingine za utulivu, huku ukiacha mikono yako bure.
4. Exoskeleton kwa miguu inakuwezesha: kusimama \ kukaa chini, kugeuka, kutembea nyuma, kusimama kwa mguu mmoja, kutembea juu ya ngazi, kutembea kwenye nyuso mbalimbali, hata zinazoelekea.
5. Kifaa ni rahisi sana kudhibiti - kazi zote zimeanzishwa kwa kutumia joystick.
6. Kifaa kinaweza kutumika siku nzima kwa sababu ya betri ya uwezo wa juu inayoondolewa.
7. Kwa uzani mwepesi wa REX wa kilo 38 tu, inaweza kusaidia watumiaji wenye uzito wa kilo 100 na urefu wa mita 1.42 hadi 1.93.
8. Mfumo rahisi fixation haina kusababisha usumbufu wowote hata kama wewe kuvaa siku nzima.
9. Pia, wakati mtumiaji hana hoja, lakini anasimama tu, REX haipotezi nguvu za betri.
10. Upatikanaji wa majengo bila ramps, shukrani kwa uwezo wa kutembea juu ya ngazi bila msaada wa nje.

HAL

HAL ( Kiungo Kinachosaidia Mseto) - ni roboti ya exoskeleton yenye viungo vya juu. Kwa sasa, prototypes mbili zimetengenezwa - HAL 3 (marejesho ya kazi ya magari ya miguu) na HAL 5 (marejesho ya mikono, miguu na torso). Kwa HAL 5, operator anaweza kuinua na kubeba vitu hadi mara tano ya mzigo wa juu chini ya hali ya kawaida.

Bei nchini Urusi: waliahidi kwa rubles 243,600. Taarifa haikuweza kuthibitishwa.

Vipengele na vipimo:

1. Uzito wa kifaa 12 kg.
3. Kifaa kinaweza kufanya kazi kutoka dakika 60 hadi 90 bila recharging.
4. Exoskeleton hutumiwa kikamilifu katika ukarabati wa wagonjwa wenye patholojia ya kazi za magari ya mwisho wa chini kutokana na matatizo ya kati. mfumo wa neva au kama matokeo ya magonjwa ya neuromuscular.

Tembea tena

Rewalk ni exoskeleton ambayo inaruhusu walemavu kutembea. Sawa na kiunzi cha mifupa au suti ya kibioelectronic, kifaa cha ReWalk hutumia vihisi maalum ili kutambua mikengeuko katika usawa wa mtu na kisha kuugeuza kuwa msukumo unaorekebisha mwendo wake, na kumruhusu mtu kutembea au kusimama. ReWalk tayari inapatikana Ulaya na kwa sasa imeidhinishwa na FDA nchini Marekani.

Bei nchini Urusi: kutoka rubles milioni 3.4 (kwa agizo).

Vipengele na vipimo:

1. Uzito wa kifaa 25 kg.
2. Exoskeleton inaweza kuhimili hadi kilo 80.
3. Kifaa kinaweza kufanya kazi hadi dakika 180 bila kuchaji tena.
4. Wakati wa malipo ya betri masaa 5-8
5. Exoskeleton hutumiwa kikamilifu katika ukarabati wa wagonjwa wenye patholojia ya kazi za magari ya mwisho wa chini kutokana na matatizo ya mfumo mkuu wa neva au kama matokeo ya magonjwa ya neuromuscular.

Exo bionic

Ekso GT ni mradi mwingine wa exoskeleton ambao husaidia watu walio na magonjwa makubwa ya musculoskeletal kurejesha uwezo wa kusonga.

Bei nchini Urusi: kutoka rubles milioni 7.5 (kwa agizo).

Vipengele na vipimo:

1. Uzito wa kifaa 21.4 kg.
2. Exoskeleton inaweza kuhimili hadi kilo 100.
3. Upeo wa upana wa hip: 42cm;
4. Uzito wa betri: 1.4 kg;
5. Vipimo (HxWxD): 0.5 x 1.6 x 0.4 m.
6. Exoskeleton hutumiwa kikamilifu katika ukarabati wa wagonjwa wenye patholojia ya kazi za magari ya mwisho wa chini kutokana na matatizo ya mfumo mkuu wa neva au kama matokeo ya magonjwa ya neuromuscular.

DM

DM ( Mashine ya ndoto) - exoskeleton ya hydraulic automatiska yenye mfumo wa kudhibiti sauti.

Bei nchini Urusi: 700,000 rubles.

Vipengele na vipimo:

1. Uzito wa kifaa 21 kg.
2. Exoskeleton lazima isaidie uzito wa mtumiaji hadi kilo 100.
3. Upeo wa maombi unaweza kuwa mkubwa zaidi kuliko ukarabati wa wagonjwa wenye patholojia ya kazi za magari ya mwisho wa chini kutokana na matatizo ya mfumo mkuu wa neva au kama matokeo ya magonjwa ya neuromuscular. Hii inaweza kuwa tasnia, ujenzi, biashara ya maonyesho na tasnia ya mitindo.

Maswali ya majadiliano:

1. Je, ni muundo gani bora wa timu ya mradi?
2. Je, ni gharama gani ya mradi katika hatua ya awali?
3. Ni mitego gani?
4. Unaonaje wakati mojawapo utekelezaji wa mradi kutoka kwa wazo hadi uzinduzi wa kibiashara?
5. Je, inafaa kuanzisha mradi kama huu sasa na kwa nini?
6. Jiografia na upanuzi wa soko unapaswa kuwa nini?
7. Je, wewe binafsi uko tayari kushiriki katika mradi kama huo na ikiwa ni hivyo, katika nafasi gani?

ZY Nitashukuru kwa majadiliano yenye kujenga, maoni, hoja na hoja za kupinga na za kupinga kwenye maoni. Nina hakika sio mimi pekee ninayefikiria juu ya hili. Wakati huo huo, nina hakika kwamba exoskeleton ni iPhone mpya duniani utamaduni maarufu katika upeo wa miaka kumi ijayo.

Exoskeleton ya DIY

Unawezaje kutekeleza exoskeleton mwenyewe?

Ili kuifanya iwe na nguvu sana, kama ninavyoielewa, unapaswa kushikamana na majimaji.
Ili mfumo wa majimaji ufanye kazi unahitaji:

- sura ya kudumu na inayohamishika
-kidogo seti ya lazima bastola za majimaji (nitaziita "misuli")
-mbili pampu ya utupu, vyumba viwili vya shinikizo na mfumo wa valve unaounganishwa na tube.
-mirija inayoweza kustahimili shinikizo la juu.
- usambazaji wa nguvu exoskeleton
Ili kudhibiti mfumo wa valve:
-Kompyuta ndogo iliyokufa
-takriban sensorer 30 zilizo na digrii saba (kwa mfano) sawia na digrii za uwazi wa valves
- mpango maalum wenye uwezo wa kusoma majimbo ya sensorer na kutuma amri zinazofanana kwa valves.

Kwa nini hii yote ni muhimu:

- "misuli" na sura ni mfumo mzima wa musculoskeletal.
-pampu za utupu. kwa nini mbili? ili mtu aongeze shinikizo katika vyumba vya shinikizo, mabomba na misuli, na pili hupunguza.
- vyumba vya shinikizo vilivyounganishwa na bomba. kwa moja, ongeza shinikizo kwa pili, punguza, na uweke bomba na valve inayofungua tu katika kesi mbili: usawa wa shinikizo, kuhakikisha. kasi ya uvivu vimiminika.
-vali. ni rahisi na mfumo wa ufanisi kudhibiti, ambayo itategemea shinikizo katika chumba cha shinikizo na udhibiti wa kompyuta. kuongeza shinikizo kwenye chumba cha shinikizo kwa kufungua valves za njia za "misuli iliyosisitizwa" itawawezesha kufanya vitendo fulani, kuongeza shinikizo kwenye pistoni za majimaji, kusonga sehemu za mifupa (sura).

Sensorer, kwa nini kuhusu thelathini mbili kwa miguu, tatu kwa miguu, sita kwa mikono na 4 kwa nyuma? jinsi ya kuzipanga? dhidi ya harakati za viungo. hivyo kwamba mguu kusukuma mbele unaweka shinikizo kutoka ndani kwenye exoskeleton na kwenye sensor upande wake wa ndani. Nitaeleza zaidi kwa nini hii ni hivyo.
- kompyuta iliyo na programu. Kazi kuu ya kompyuta na programu ni kuhakikisha kuwa sensorer hazipati shinikizo, basi mtu aliye ndani hatasikia upinzani usiohitajika wa exoskeleton, ambayo itajitahidi kurudia harakati za binadamu bila kujali shughuli za mishipa, misuli. au viashiria vingine vya biometriska, na hivyo kuruhusu matumizi ya sensorer nafuu zaidi kuliko, kwa mfano, katika exoskeletons high-tech. ishara za sensor kwa kompyuta zinapaswa kugawanywa katika vikundi viwili: na udhibiti usio na masharti mfumo wa majimaji na kukubaliwa tu kwa sharti kwamba sensor kinyume na udhibiti usio na masharti haipati shinikizo. Utekelezaji huu utaweka mguu kupumzika kwa goti chini kutoka kwa ugani wa moja kwa moja ikiwa mtu hajinyoosha mwenyewe. Lakini kwa kufanya hivyo, mtu aliye ndani ya exoskeleton atalazimika kuinua mguu wake kutoka chini (au anahitaji kupunguza kwa utaratibu unyeti wa sensorer zinazosababishwa na hali hiyo). Kwa mfano, kwa kutumia mguu: weka vihisi vilivyo na ishara isiyo na masharti upande wa mbele, na vitambuzi vilivyo na ishara isiyo na masharti nyuma. Fikiria mwenyewe jinsi harakati itafanywa. wakati mtu anapiga mguu wake, mguu wa exoskeleton utainama hata ikiwa uzito wote wa mtu uko kwenye sensorer zinazopanua mguu. Hapa, kwa kutumia accelerometer (au kifaa kingine sawa na vestibular), unaweza kuweka kimfumo mabadiliko katika kutokuwepo kwa masharti ya ishara za sensorer kulingana na nafasi ya mwili katika nafasi, ukiondoa kupotosha kwa exoskeleton wakati unaanguka nyuma yako.

Ifuatayo, ili kuongeza nguvu, fanya mikono ya vidole vitatu, yenye nguvu, unaweza kuchanganya majimaji na cable ya chuma. mkono unapaswa kuwa tofauti na ule wa kibinadamu, ambayo ni, mbele ya kiunga cha mkono, hii itaondoa ugumu wa muundo unaohusishwa na uwepo wa mkono wa mwanadamu kwenye mkono wa exoskeleton na hautaruhusu kuumia kwa mkono wa mwanadamu. kama mguu wa mwanadamu unapaswa kuwa kwenye kifundo cha mguu wa exoskeleton na kulindwa.
- udhibiti wa mikono. nafasi kidogo ya bure kwa theluthi mbili ya uhuru wa harakati ya mkono na vidole vya mtu kwenye mkono wa exoskeleton na mfumo wa pete tatu kwenye nyaya, vidole vitatu kutoka kwa kidole kidogo hadi kidole cha kati kwa moja, index in. nyingine na kidole gumba katika la tatu. udhibiti wote unakuja kwa ukweli kwamba vidole vya binadamu, kusonga pete ambayo imewekwa juu yao, tembeza gurudumu la sensor na kebo, kulingana na mzunguko ambao vidole vya exoskeleton huinama na kunyoosha. hii itaondoa jitihada zisizohitajika za majimaji kupanua au kupiga vidole vya exoskeleton zaidi ya uwezo wake wa kubuni. Tumia cable moja kwa pete mbili, moja au mbili. Kwa nini? kwa sababu vidole kutoka kwa kidole kidogo hadi kidole cha index vinahitaji kupigwa na kupunguzwa tu katika mwelekeo mmoja na kidole gumba katika mbili. Ikiwa unataka, unaweza kuiangalia kwa mikono yako mwenyewe.

Ugavi wa nguvu exoskeleton- hapa tena kipande cha kutisha cha shit kinatoka na hii. Unahitaji kuchagua chanzo cha nguvu tu baada ya yote mahesabu muhimu, uboreshaji wa juu wa muundo wa exoskeleton na kipimo cha matumizi yake ya nishati.

Exoskeleton ni sura ya nje ambayo inaruhusu mtu kufanya vitendo vya ajabu sana: kuinua uzito, kuruka, kukimbia kwa kasi kubwa, kufanya kiwango kikubwa, nk. Na ikiwa unafikiria kuwa wahusika wakuu tu wa "Iron Man" au "Avatar" wana vifaa kama hivyo, basi umekosea sana. Wamepatikana kwa wanadamu tangu miaka ya 60. karne iliyopita; Kwa kuongeza, unaweza kujifunza jinsi ya kukusanyika exoskeleton na mikono yako mwenyewe! Walakini, mambo ya kwanza kwanza.

Exoskeleton: utangulizi

Leo unaweza kujinunulia kwa urahisi exoskeleton - bidhaa zinazofanana zinazalishwa na Ekso Bionics na Hybrid Assistive Limb (Japan), Indego (USA), ReWalk (Israeli). Lakini tu ikiwa una ziada ya euro 75-120,000. Huko Urusi, exoskeletons za matibabu tu ndizo zinazozalishwa kwa sasa. Zimeundwa na kuzalishwa na kampuni ya Exoatlet.

Wanasayansi kutoka General Electric na mashirika ya kijeshi ya Marekani walifanya exoskeleton ya kwanza kwa mikono yao wenyewe nyuma katika miaka ya sitini ya karne iliyopita. Iliitwa Hardiman na inaweza kuinua kwa uhuru angani mzigo wa juu wa kilo 110. Mtu aliyeweka kifaa hiki alipata mzigo katika mchakato huo, kana kwamba anainua kilo 4.5! Ni Hardiman pekee ndiye aliyekuwa na uzito wa kilo 680. Ndiyo maana hakuwa na mahitaji makubwa.

Exoskeleton zote zimegawanywa katika aina tatu:

roboti kikamilifu;

kwa miguu.

Suti za kisasa za roboti zina uzito kutoka kilo 5 hadi 30 au zaidi. Wanaweza kuwa amilifu au passiv (kufanya kazi tu kwa amri ya operator). Kulingana na madhumuni yao, exoskeletons imegawanywa katika kijeshi, matibabu, viwanda na nafasi. Hebu tuangalie ya ajabu zaidi yao.

Exoskeletons ya kuvutia zaidi ya wakati wetu

Kwa kweli, haitawezekana kukusanyika exoskeletons kama hizo kwa mikono yako mwenyewe nyumbani katika siku za usoni, lakini inafaa kuzijua:

DM (mashine ya ndoto). Hii ni exoskeleton ya hydraulic otomatiki kabisa ambayo inadhibitiwa na sauti ya mwendeshaji wake. Kifaa kina uzito wa kilo 21 na kinaweza kumsaidia mtu mwenye uzito wa mia moja. Hadi sasa hutumiwa kwa ajili ya ukarabati wa wagonjwa ambao hawawezi kutembea kutokana na magonjwa ya mfumo mkuu wa neva au magonjwa mengine ya neuromuscular. Gharama ya takriban- rubles milioni 7.
Mfano wa GT. Ujumbe wa exoskeleton hii ni sawa na uliopita - husaidia watu wenye pathologies ya kazi za magari ya miguu. Tabia ni sawa na ya awali, bei ni rubles milioni 7.5.
Tembea tena. Kuitwa kwa mara nyingine tena kutoa harakati kwa watu wenye paraplegia. Kifaa kina uzito wa kilo 25 na kinaweza kufanya kazi bila kuchaji tena kwa masaa 3. Exoskeleton inapatikana katika Ulaya na Marekani kwa kiasi sawa na rubles milioni 3.5.
REX. Leo kifaa hiki kinaweza kununuliwa nchini Urusi kwa rubles milioni 9. Exoskeleton huwapa watu wenye ulemavu wa mguu sio tu kutembea kwa kujitegemea, lakini pia uwezo wa kusimama / kukaa chini, kugeuka, moonwalk, kwenda chini ngazi, nk. REX inadhibitiwa na kijiti cha kufurahisha na inaweza kufanya kazi bila kuchaji tena siku nzima.
HAL (Kiungo Kinachosaidia Mseto). Kuna matoleo mawili - kwa mikono na kwa mikono / miguu / torso. Uvumbuzi huu unaruhusu operator kuinua uzito mara 5 zaidi kuliko kikomo kwa mtu. Pia hutumika kwa ajili ya ukarabati wa watu waliopooza. Exoskeleton hii ina uzito wa kilo 12 tu, na malipo yake hudumu kwa masaa 1.0-1.5.

Jinsi ya kutengeneza exoskeleton yako mwenyewe: James Hacksmith Hobson

Mtu wa kwanza na hadi sasa pekee ambaye aliweza kujenga exoskeleton nje ya maabara ni mhandisi wa Kanada James Hobson. Mvumbuzi amekusanya kifaa ambacho kinamruhusu kuinua kwa uhuru vizuizi vya kilo 78 kwenye hewa. Exoskeleton yake inafanya kazi kwenye mitungi ya nyumatiki, ambayo hutolewa kwa nishati na compressor, na kifaa kinadhibitiwa kwa kutumia udhibiti wa kijijini.

Mkanada huyo haweki siri uvumbuzi wake. Unaweza kujifunza jinsi ya kukusanyika exoskeleton kwa mikono yako mwenyewe kwa kufuata mfano wake kwenye tovuti ya mhandisi na kwenye chaneli yake ya YouTube. Hata hivyo, kumbuka kwamba uzito ulioinuliwa na exoskeleton vile hutegemea tu mgongo wa operator.

Exoskeleton ya DIY: mchoro wa takriban

Hakuna maagizo ya kina ambayo yatakuwezesha kukusanyika kwa urahisi exoskeleton nyumbani. Walakini, ni wazi kwamba itahitaji:

sura, inayojulikana na nguvu na uhamaji;
pistoni za majimaji;
vyumba vya shinikizo;
pampu za utupu;
usambazaji wa nguvu;
zilizopo za kudumu ambazo zinaweza kuhimili shinikizo la juu;
kompyuta kwa udhibiti;
sensorer;
programu ambayo hukuruhusu kutuma na kubadilisha habari kutoka kwa vitambuzi kwa kazi inayohitajika vali

Jinsi muundo huu utafanya kazi takriban:

Pampu moja lazima iongeze shinikizo kwenye mfumo, nyingine lazima ipunguze.
Uendeshaji wa valves hutegemea shinikizo katika vyumba vya shinikizo, ongezeko / kupungua kwa ambayo itadhibiti mfumo.
Mpangilio wa sensorer (dhidi ya harakati za miguu): sita - mikono, nne - nyuma, tatu - miguu, miguu miwili (zaidi ya 30 kwa jumla).
Programu ya kompyuta inapaswa kuondokana na shinikizo kwenye sensorer.
Ishara za sensorer zinahitaji kugawanywa katika masharti (maelezo kutoka kwao ni muhimu ikiwa sensor isiyo na masharti "haizungumzi" kuhusu shinikizo inayopata) na bila masharti. Masharti/masharti ya vipengele hivi yanaweza kuamua, kwa mfano, na kipima kasi.
Mikono ya exoskeleton ni vidole vitatu, ikitenganishwa na mkono wa operator, ili kuzuia kuumia na kutoa nguvu za ziada.
Chanzo cha nguvu huchaguliwa baada ya kusanyiko na majaribio ya majaribio ya exoskeleton.

Hadi sasa, tu katika uwanja wa ukarabati, tayari wanaanza kuingia katika maisha yetu. Wavumbuzi wanajitokeza ambao wanaweza kujenga kifaa kama hicho nje ya maabara. Inawezekana kwamba katika siku za usoni mtoto yeyote wa shule ataweza kukusanyika exoskeleton ya Stalker kwa mikono yake mwenyewe. Tayari inawezekana kutabiri kwamba mifumo hiyo ni ya baadaye.

Ikiwa wewe ni mmoja wa wale ambao walitazama sehemu zote za "Iron Man" kwa furaha kubwa, labda ulifurahishwa na suti ya chuma ambayo Tony Stark alivaa kabla ya vita na wabaya. Kukubaliana, itakuwa nzuri kuwa na suti hiyo. Mbali na uwezo wa kukupeleka popote kwa kufumba na kufumbua, hata kwa mkate, ingeulinda mwili wako dhidi ya uharibifu wa kila aina na kuupa nguvu zinazopita za kibinadamu.

Pengine haitakushangaza kuwa hivi karibuni, toleo jepesi zaidi la suti ya Iron Man litawawezesha askari kukimbia kwa kasi zaidi, kubeba silaha nzito zaidi na kuzunguka katika ardhi mbaya. Wakati huo huo, suti itawalinda kutokana na risasi na mabomu. Wahandisi wa kijeshi na makampuni ya kibinafsi wamekuwa wakifanya kazi kwenye mifupa ya mifupa tangu miaka ya 1960, lakini maendeleo ya hivi majuzi tu katika sayansi ya kielektroniki na nyenzo ndiyo yametuleta karibu na kutambua wazo hili kuliko hapo awali.

Mnamo 2010, mkandarasi wa ulinzi wa Merika Raytheon alionyesha mifupa ya majaribio iitwayo XOS 2 - suti ya roboti inayodhibitiwa na ubongo wa mwanadamu - ambayo inaweza kuinua uzito mara mbili hadi tatu wa mwanadamu bila juhudi au usaidizi wowote. Kampuni nyingine, Trek Aerospace, inatengeneza exoskeleton na jetpack iliyojengwa ndani ( jetpack), ambayo itaweza kuruka kwa kasi ya 112 km/h na kuelea bila kusonga juu ya ardhi. Kampuni hizi na zingine kadhaa zinazoahidi, pamoja na monsters kama vile Lockheed Martin, zinaleta suti ya Iron Man karibu na ukweli kila mwaka.

Soma mahojiano na muundaji wa exoskeleton ya Kirusi Stakhanov.

ExoskeletonXOS 2 kutokaRaytheon

Kumbuka kwamba sio tu wanajeshi watafaidika kutokana na maendeleo ya exoskeleton nzuri. Siku moja, watu walio na majeraha ya uti wa mgongo au magonjwa ya kuzorota ambayo hupunguza uhamaji wataweza kuzunguka kwa urahisi shukrani kwa suti za nje za sura. Matoleo ya kwanza ya exoskeletons, kama vile ReWalk kutoka Argo Medical Technologies, tayari yameingia sokoni na kupokea idhini iliyoenea. Hata hivyo, kwa sasa, uwanja wa exoskeletons bado ni changa.

Ni mapinduzi gani ambayo exoskeletons ya baadaye huahidi kuleta kwenye uwanja wa vita? Je, ni vikwazo gani vya kiufundi ambavyo wahandisi na wabunifu wanapaswa kushinda ili kufanya mifupa ya mifupa kuwa ya vitendo kwa matumizi ya kila siku? Hebu tufikirie.

Historia ya maendeleo ya exoskeletons

Mashujaa wamevaa silaha kwenye miili yao tangu kumbukumbu ya wakati, lakini wazo la kwanza la mwili wenye misuli ya mitambo lilionekana katika hadithi za kisayansi mnamo 1868, katika moja ya riwaya za dime za Edward Sylvester Ellis. Kitabu "Steam Man of the Prairies" kilielezea jitu injini ya mvuke umbo la binadamu, ambalo lilihamisha mvumbuzi wake, Johnny Brainerd mwenye kipaji, kwa kasi ya 96.5 km/h alipowinda ng’ombe na Wahindi.

Lakini hii ni ya ajabu. Hati miliki ya kwanza ya exoskeleton ilipokelewa na mhandisi wa mitambo wa Urusi Nikolai Yagn katika miaka ya 1890 huko Amerika. Mbunifu huyo, anayejulikana kwa maendeleo yake, aliishi ng'ambo kwa zaidi ya miaka 20 na hati miliki ya maoni kadhaa yanayoelezea mifupa ya nje ambayo inaruhusu askari kukimbia, kutembea na kuruka kwa urahisi. Walakini, kwa kweli, Yagn inajulikana tu kwa uundaji wa "Rafiki ya Stoker" - kifaa kiotomatiki ambacho hutoa maji kwa boilers za mvuke.

Exoskeleton iliyo na hati miliki na N. Yagn

Kufikia 1961, miaka miwili baada ya Marvel Comics kuja na Iron Man na Robert Heinlein aliandika Starship Troopers, Pentagon iliamua kufanya exosuits yake yenyewe. Aliamua kuunda "askari wa servo", ambayo ilielezewa kama "capsule ya binadamu iliyo na usukani na amplifiers" ambayo iliruhusu vitu vizito kusogezwa haraka na kwa urahisi, na pia kumlinda mvaaji dhidi ya risasi, gesi yenye sumu, joto. na mionzi. Kufikia katikati ya miaka ya 1960, mhandisi wa Chuo Kikuu cha Cornell Neil Meisen alikuwa ametengeneza exoskeleton yenye fremu inayoweza kuvaliwa ya kilo 15.8, iliyopewa jina la "suti ya juu zaidi" au "amplifaya ya binadamu." Ilimruhusu mtumiaji kuinua kilo 453 kwa kila mkono. Wakati huo huo, General Electric alikuwa ametengeneza kifaa sawa cha mita 5.5, kinachojulikana kama "pedipulator," ambacho kilidhibitiwa na operator kutoka ndani.

Licha ya hatua hizi za kuvutia sana, hawakuvikwa taji la mafanikio. Suti hizo hazikuweza kutumika, lakini utafiti uliendelea. Katika miaka ya 1980, wanasayansi katika Maabara ya Los Alamos waliunda muundo wa kile kinachoitwa suti ya Pitman, mifupa ya nje ya mwili kwa ajili ya matumizi ya askari wa Marekani. Walakini, wazo lilibaki tu kwenye ubao wa kuchora. Tangu wakati huo, ulimwengu umeona maendeleo kadhaa zaidi, lakini ukosefu wa vifaa na upungufu wa nishati haujaturuhusu kuona suti halisi ya Iron Man.

Kwa miaka mingi, wazalishaji wa exoskeleton wamepigwa na mipaka ya teknolojia. Kompyuta zilikuwa polepole sana kuchakata amri ambazo ziliendesha suti. Hakukuwa na nishati ya kutosha kufanya exoskeleton kubebeka vya kutosha, na misuli ya kiamsha mitambo ya kielektroniki iliyosogeza miguu na mikono ilikuwa dhaifu sana na ilikuwa kubwa kufanya kazi kwa njia ya "binadamu". Walakini, mwanzo ulikuwa umeanzishwa. Wazo la exoskeleton liligeuka kuwa la kuahidi sana kwa uwanja wa kijeshi na matibabu kutengana nayo.

Mtu-mashine

Katika miaka ya mapema ya 2000, jitihada za kuunda suti halisi ya Iron Man ilianza kupata mahali fulani.

Wakala wa Miradi ya Utafiti wa Kina DARPA, incubator ya Pentagon kwa teknolojia za kigeni na za hali ya juu, ilizindua mpango wa dola milioni 75 ili kuunda mifupa ya mifupa inayosaidia mwili wa binadamu na utendaji wake. Orodha ya mahitaji ya DARPA ilikuwa kubwa sana: wakala ulitaka gari ambalo lingemruhusu askari kubeba mamia ya kilo za mizigo bila kuchoka kwa siku nyingi, kuunga mkono bunduki kubwa ambazo kwa kawaida huhitaji waendeshaji wawili, na kuweza kubeba askari aliyejeruhiwa kutoka nje ya uwanja. uwanja wa vita ikiwa ni lazima. Katika kesi hiyo, gari lazima lisiwe na moto, na pia kuruka juu. Wengi mara moja walizingatia mpango wa DARPA kuwa hauwezekani.

Lakini si wote.

Sarcos - inayoongozwa na muundaji wa roboti Steve Jacobsen, ambaye hapo awali aliunda dinosaur ya mitambo ya tani 80 - ilikuja na mfumo wa uvumbuzi, ambayo sensorer zilitumia ishara hizi kudhibiti seti ya valves, ambayo kwa upande wake ilidhibiti majimaji chini ya shinikizo la juu kwenye viungo. Viungo vya mitambo vilihamisha mitungi iliyounganishwa na nyaya ambazo ziliiga kano zinazounganisha misuli ya binadamu. Kama matokeo, XOS ya majaribio ya exoskeleton ilizaliwa, ambayo ilifanya mtu aonekane kama wadudu mkubwa. Sarcos hatimaye ilinunuliwa na Raytheon, ambayo iliendelea maendeleo ya kuanzisha kizazi cha pili cha suti miaka mitano baadaye.

XOS 2 exoskeleton ilisisimua umma sana hivi kwamba gazeti la Time liliijumuisha katika orodha yake 5 bora ya 2010.

Wakati huo huo, kampuni zingine, kama Berkeley Bionics, zilikuwa zikifanya kazi ili kupunguza kiwango cha nishati ambacho vifaa vya bandia vilihitaji ili mifupa ya nje ifanye kazi kwa muda wa kutosha kuwa wa vitendo. Mradi mmoja kutoka miaka ya 2000, Mbeba Mzigo wa Binadamu (HULC), unaweza kufanya kazi kwa hadi saa 20 kwa malipo moja. Maendeleo yalikuwa yakisonga mbele kidogo kidogo.

Exoskeleton HAL

Kufikia mwisho wa muongo huo, kampuni ya Kijapani Cyberdyne ilikuwa imeunda suti ya roboti inayoitwa HAL, ya kushangaza zaidi katika muundo wake. Badala ya kutegemea mikazo ya misuli ya mwendeshaji wa binadamu, HAL iliendesha vihisi ambavyo husoma mawimbi ya umeme kutoka kwa ubongo wa mwendeshaji. Kwa nadharia, exoskeleton yenye msingi wa HAL-5 inaweza kumruhusu mtumiaji kufanya chochote anachotaka kwa kufikiria tu, bila kusonga misuli moja. Lakini kwa sasa, exoskeletons hizi ni mradi wa siku zijazo. Na wana matatizo yao wenyewe. Kwa mfano, ni mifupa machache tu ya mifupa ambayo yameidhinishwa kwa matumizi ya umma hadi sasa. Wengine bado wanajaribiwa.

Matatizo ya maendeleo

Kufikia 2010, mradi wa exoskeleton wa DARPA ulikuwa umesababisha matokeo fulani. Hivi sasa, mifumo ya hali ya juu ya exoskeleton yenye uzito wa hadi kilo 20 inaweza kuinua hadi kilo 100 za mzigo wa malipo bila juhudi za waendeshaji. Wakati huo huo, exoskeletons za hivi karibuni ni za utulivu zaidi kuliko printer ya ofisi, zinaweza kusonga kwa kasi ya kilomita 16 / h, kufanya squats na kuruka.

Si muda mrefu uliopita, mmoja wa wakandarasi wa ulinzi, Lockheed Martin, alianzisha exoskeleton yake iliyoundwa kwa ajili ya kuinua nzito. Kinachojulikana kama "exoskeleton passive," iliyoundwa kwa wafanyikazi wa meli, huhamisha tu mzigo kwenye miguu ya exoskeleton chini.

Tofauti kati ya exoskeletons za kisasa na zile zilizotengenezwa katika miaka ya 60 ni kwamba zina vifaa vya sensorer na vipokea GPS. Hivyo, kuongeza zaidi vigingi kwa ajili ya matumizi ya kijeshi. Wanajeshi wanaweza kupata faida nyingi kwa kutumia mifupa kama hiyo, kutoka kwa mpangilio sahihi wa eneo hadi nguvu kuu za ziada. DARPA pia inatengeneza vitambaa otomatiki ambavyo vinaweza kutumika katika mifupa ya mifupa kufuatilia afya ya moyo na upumuaji.

Ikiwa tasnia ya Amerika itaendelea kusonga mbele kwenye njia hii, hivi karibuni itakuwa na magari ambayo hayawezi tu kusonga "haraka, juu, na nguvu," lakini pia kubeba mizigo mia kadhaa ya ziada. Walakini, itakuwa angalau miaka kadhaa kabla ya ukweli " wanaume chuma"wataingia kwenye uwanja wa vita.

Kama ilivyo kawaida, maendeleo ya mashirika ya kijeshi (fikiria, kwa mfano, mtandao) yanaweza kuwa na manufaa makubwa wakati wa amani, kwani teknolojia hatimaye itatoka na kusaidia watu. Wanakabiliwa na kupooza kamili au sehemu, watu walio na majeraha ya uti wa mgongo na kudhoofika kwa misuli wataweza kuishi maisha bora zaidi. Berkeley Bionics, kwa mfano, inajaribu eLegs, exoskeleton inayoendeshwa na betri ambayo ingemruhusu mtu kutembea, kukaa, au kusimama tu kwa muda mrefu.

Jambo moja ni hakika: mchakato wa maendeleo ya haraka ya exoskeletons ulianza mwanzoni mwa karne hii (hebu tuite wimbi la pili), na jinsi mwisho wote utajulikana sana, hivi karibuni. Teknolojia hazisimama bado, na ikiwa wahandisi huchukua kitu, huleta kwenye hitimisho lake la kimantiki.

Ifuatayo kutakuwa na hadithi fupi kuhusu exoskeletons za kisasa, ambazo kwa njia moja au nyingine zimefikia kiwango cha utekelezaji wa kibiashara.

1. Kutembea kwa kujitegemea. Haihitaji magongo au njia zingine za utulivu, huku ukiacha mikono yako bure.
4. Exoskeleton kwa miguu inakuwezesha: kusimama \ kukaa chini, kugeuka, kutembea nyuma, kusimama kwa mguu mmoja, kutembea juu ya ngazi, kutembea kwenye nyuso mbalimbali, hata zinazoelekea.
5. Kifaa ni rahisi sana kudhibiti - kazi zote zimeanzishwa kwa kutumia joystick.
6. Kifaa kinaweza kutumika siku nzima kwa sababu ya betri ya uwezo wa juu inayoondolewa.
7. Kwa uzani mwepesi wa REX wa kilo 38 tu, inaweza kusaidia watumiaji wenye uzito wa kilo 100 na urefu wa mita 1.42 hadi 1.93.
8. Mfumo rahisi wa kurekebisha hausababishi usumbufu wowote hata ikiwa unavaa siku nzima.
9. Pia, wakati mtumiaji hana hoja, lakini anasimama tu, REX haipotezi nguvu za betri.
10. Upatikanaji wa majengo bila ramps, shukrani kwa uwezo wa kutembea juu ya ngazi bila msaada.

HAL

Bei nchini Urusi: waliahidi kwa rubles 243,600. Taarifa haikuweza kuthibitishwa.

Vipengele na vipimo:

1. Uzito wa kifaa 12 kg.
3. Kifaa kinaweza kufanya kazi kutoka dakika 60 hadi 90 bila recharging.
4. Exoskeleton hutumiwa kikamilifu katika ukarabati wa wagonjwa wenye patholojia ya kazi za magari ya mwisho wa chini kutokana na matatizo ya mfumo mkuu wa neva au kama matokeo ya magonjwa ya neuromuscular.

Tembea tena

Bei nchini Urusi: kutoka rubles milioni 3.4 (kwa agizo).

Vipengele na vipimo:

Exo bionic

Ekso GT ni mradi mwingine wa exoskeleton ambao husaidia watu walio na magonjwa makubwa ya musculoskeletal kurejesha uwezo wa kusonga.

Bei nchini Urusi: kutoka rubles milioni 7.5 (kwa agizo).

Vipengele na vipimo:

DM

DM ( Mashine ya ndoto) - exoskeleton ya hydraulic automatiska yenye mfumo wa kudhibiti sauti.

Bei nchini Urusi: 700,000 rubles.

Vipengele na vipimo:

Maswali ya majadiliano:

1. Je, ni muundo gani bora wa timu ya mradi?
2. Je, ni gharama gani ya mradi katika hatua ya awali?
3. Ni mitego gani?
4. Je, unaona muda gani mwafaka wa kutekeleza mradi kutoka kwa wazo hadi uzinduzi wa kibiashara?
5. Je, inafaa kuanzisha mradi kama huu sasa na kwa nini?
6. Jiografia na upanuzi wa soko unapaswa kuwa nini?
7. Je, wewe binafsi uko tayari kushiriki katika mradi kama huo na ikiwa ni hivyo, katika nafasi gani?

ZY Nitashukuru kwa majadiliano yenye kujenga, maoni, hoja na hoja za kupinga na za kupinga kwenye maoni. Nina hakika sio mimi pekee ninayefikiria juu ya hili. Wakati huo huo, nina hakika kwamba exoskeleton ni iPhone mpya katika utamaduni maarufu duniani katika upeo wa miaka kumi ijayo.

Unaweza kupendezwa na nyenzo zifuatazo