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. В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. Новости компании.
Экзоскелет — фантастическое прошлое и реалистичное будущее современного человека
| Под экипировкой: как новейшие экзоскелеты могут изменить облик российской армии | Широкий выбор экзоскелетов для любой сферы бизнеса и индивидуального применения. |
| Экзомед - промышленные экзоскелетные комплексы | По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку. |
| Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих | Экзоскелет – это удобный механизм, который может быть применим в самых разных областях. |
| Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение | 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. |
Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий
Военное ремесло является и драйвером НТП научно-технического прогресса , и одним из его главных бенефициаров. Развитие умных систем не прошло мимо индустрии экзоскелетов — данные технологии в потенциале могут быть использованы в аппаратуре распознавания «свой-чужой», средствах обработки и отображения информации, ориентирования и предупреждения об опасности. В то время как первые модели экзоскелетов для военных мало чем отличались от производственных экземпляров, новейшие образцы помимо стандартной системы с «ногами» включают в себя также дополнительные элементы экипировки специальные каски, бронежилеты, перчатки и тп. В дальнейшем список сопутствующего дополнительного обмундирования для защиты, ведения боя и жизнеобеспечения будет только расширяться. Этому же способствует и тенденция к облегчению элементов.
Несмотря на относительно долгую историю развития и внедрения технологий в производство, вооруженные силы и даже быт, стандарты для экзоскелетов еще только разрабатываются. ВЫВОД Как мы видим, экзоскелеты востребованы во многих сферах, но один из наиболее перспективных сегментов рынка — это военная отрасль. Военные экзоскелеты могут помочь солдатам увеличить мобильность и выносливость, значительно снизить нагрузки на организм в целом, а также сделать их более защищенными на поле боя, в том числе от воздействия вредных веществ.
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. Мы взялись за экзоскелет верхних конечностей и постарались претворить его в жизнь. Это было сложно, но это получилось" — так Александр Воробьев объясняет, почему вместе с коллегами бросил все силы именно на экзоскелет рук. Оба изобретателя уверяют: несмотря на то, что сам по себе термин "экзоскелет" для науки не новый, в настоящее время заменить "Экзар-34" можно, разве что переселив больного в воду или в космос. Сегодня "Экзар-34" помог уже нескольким сотням пациентов с синдромом верхнего вялого пара-монопареза, который вызывается множеством заболеваний.
За "новыми руками" в Волгоград приезжали не только из разных городов России, но и из-за рубежа. Волгоградские ученые говорят, что производственные мощности их центра нужно увеличивать: по их подсчетам, только в одной нашей стране экзоскелет мог бы изменить жизнь около 10 млн человек. Как делают "Экзар-34"? Кто-то может подумать, что в Волгограде изготавливают экзоскелеты на заводе, выпуская их с конвейера по одному в минуту. Это далеко не так.
Система XOS 2 оснащена гидравлическим двигателем внутреннего сгорания с электрическими системами. Прототип привязан к источнику питания гидравлики с помощью провода. Двигатель управляет гидравлическими приводами. Различные датчики, оборудованные всей системой, определяют положение и требуемую силу. Российский экзоскелет в экипировки солдата будущего «Ратник-3»[ править править код ] Проект «Ратник-3» ведётся многими российскими предприятиями. Известно, что в «Ратнике-3» присутствует активный экзоскелет. Ориентировочный срок поставок экипировки «Ратник-3» — 2025 год. Hybrid Assistive Limb Другой возможной областью применения экзоскелетов является помощь травмированным людям и людям с инвалидностью , парализованным людям, пожилым людям, которые имеют проблемы с опорно-двигательным аппаратом из-за старческой немощи или других болезней. Некоторые экзоскелеты Hybrid Assistive Limb , Honda Walking Assist Device, ReWalk позиционируются как устройства для людей с проблемами опорно-двигательного аппарата [12]. Honda Walking Assist Device был произведен компанией Honda в трёх размерах — малый, средний масса 2,8 кг , большой. Разработкой российского экзоскелета под названием Экзоатлет занимается команда учёных из проекта ExoAtlet, первого российского медицинского экзоскелета для реабилитации, социальной адаптации и интеграции людей с нарушением локомоторных функций нижних конечностей. Как заявляют разработчики, такой экзоскелет подойдет не только людям с травмой спинного мозга, но и с последствиями инсульта. В настоящее время создано несколько действующих прототипов изделия. Последняя модификация, ExoAtlet Albert, управляется с костылей и позволяет человеку самостоятельно ходить, садиться, вставать. Со слов руководителей проекта, первые продажи начнутся в 2016 году. Директором компании является Homayoon Kazerooni. Разработан для людей с нарушением опорно-двигательной системы , а именно для людей, которые не могут ходить самостоятельно. Имеет регулируемые размеры и может настраиваться под пользователей разного телосложения и роста. PHOENIX оснащен набедренными двигателями, которые приводят в действие коленные суставы экзоскелета, позволяя свободно передвигаться. Он спроектирован таким образом, что оператор не чувствует его веса и находится на нем.
Отзывы «Нет напряжения в спине, при наклоне и подъеме намного легче и комфортнее, чем без экзоскелета. Главное — настроить под себя, чтобы было удобно» Александр, работник цеха укладки и профилирования, компания «Альтернатива» «В экзоскелете удобно, движения он не сковывает, на позвоночник нагрузки нет. Проще поднимать тяжелые коробки, намного проще» Кирилл, стропальщик отдела складского хозяйства и логистики «Воркутауголь» «Сегодня я работаю в подборе, собираю товар на паллет и отвожу в определенные зоны по городам. Физически это нелегко, нагрузка идет не только на руки, но и на спину, на ноги. Преимущество экзоскелета в том, что с ним на спину нет нагрузки, и спина остается прямой. Легче поднимать тяжести. Только первые два часа непривычно.
Что такое экзоскелеты?
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.
Благодаря этому фактически обездвиженные люди могут стоять и ходить. Кроме того, он быстро настраивается под любого пациента, — рассказал инструктор-методист по экзореабилитации Владислав Никулин.
Третий вариант весил под 100 килограммов. За счет уменьшения габаритов и использования композитов мне удалось снизить вес почти наполовину. NEWS — Из чего сейчас состоит конструкция? Держатели и закрывающие элементы выполнены из латуни, АБС-пластика и стеклопластика. Раньше все формы печатались на 3D-принтере, затем сверху вручную наматывался углепластик и все это обрабатывалось бурмашиной.
Новую модель мы планируем сделать с помощью литья. Создадим силиконовую форму, а в нее зальем двухкомпонентный пластик, армированный углеволокном. Что ощущаешь, поднимая, например, 20-литровую канистру с водой? Именно по ним вычисляется скорость и направление движения привода. Костюм не оказывает никакого сопротивления, он двигает приводы в ту же сторону, откуда идет сигнал от датчиков. Сигнал обрабатывается и открывает-закрывает клапаны, идущие к приводам экзокостюма.
Затем, когда человек берет груз, изменяется вектор движения. Соответственно, костюм это «понимает» и старается компенсировать прикладываемое усилие. Когда в руке груз, то человек будет ощущать его, но при этом мышцы не будут напрягаться. Детали экзоскелета. NEWS Детали экзоскелета. NEWS — Кто сможет носить костюм?
Этот костюм довольно подвижный, для заводских нужд такие характеристики не нужны, на производстве достаточно просто уметь поднимать грузы и быть достаточно мобильными.
На пульте управления расположены кнопки для активации шагов и установки темпа: быстрая ходьба, медленная ходьба, подъем по ступенькам, остановка и т. Экзоскелеты для военных Возможно, в ближайшем будущем мы увидим серийную версию экзоскелета, которая превращает солдата в персонажа из вселенной Marvel.
Однако в настоящее время разрабатываются экзоскелеты для военных, которые призваны снизить уровень нагрузки при передвижении на длительные дистанции с высокой нагрузкой. Фото: lockheedmartin. Новый экзоскелет для нижней части тела ONYX продемонстрировал способность повышать мобильность и снижать утомляемость пользователей.
Уменьшая усилия при ходьбе и лазании, устройство увеличивает возможности солдат и служб быстрого реагирования в перемещении и переносе оборудования, необходимого для выполнения задач». Экзоскелеты для поднятия тяжестей Источник: germanbionic. Трендом последних лет стала разработка экзоскелетов для поднятия тяжестей.
Это обширная категория устройств, которая призвана облегчить условия труда для людей, которые постоянно поднимают, перемещают и держат тяжелые предметы. В зависимости от типа активный, пассивный и от способа ношения, такие экзоскелеты могут снижать уровень усталости при монотонной работе или позволять одному рабочему поднимать грузы весом до 90 кг. Экзоскелеты для поднятия тяжестей применяются в следующих областях, включая уже перечисленные в статье: - Производство всех отраслей Перемещение грузов на предприятиях всех отраслей, погрузка и разгрузка транспорта.
Как стать ближе к роботу: представлен экзоскелет Dnsys X1
| Главная - Экзоскелетные технологии «ЭКЗОРАЙЗ» | Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. |
| Студент ИТМО разработал активный экзоскелет, в котором можно без труда поднять до 80 килограммов | Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. |
| Homo Extensis. Расширяя возможности человека или как совместить человека и робота / Хабр | Что экзоскелет — это не костюм из будущего, а уже необходимость для любого промышленного предприятия. |
Почти робокопы. Как экзоскелеты помогают в реабилитации инвалидов
В случае экзоскелета членистоногих беспозвоночных экзоскелет образован соединением под названием хитин, который представляет собой достаточно твердый полисахарид, обеспечивающий защиту этого вида животных, а в свою очередь. В случае экзоскелета членистоногих беспозвоночных экзоскелет образован соединением под названием хитин, который представляет собой достаточно твердый полисахарид, обеспечивающий защиту этого вида животных, а в свою очередь. устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции. Экзоскелет ProEXO разработан для оптимизации процессов на производстве и позволяет выполнять широкий перечень операций, повышая до двух раз производительность труда в компаниях, где используется физический труд.
Что такое экзоскелет и как он работает?
В Волгограде специалисты соберут персональный экзоскелет верхней конечности. Едва приехав в Волгоград, Юнус знакомится с докторами, которые теперь займутся его рукой. Кисть работает. Да, пока кисть ослаблена. Чтобы натренировать мышцы конечности, должны заработать ее суставы. Но сама рука после осколочного ранения по-настоящему не слушается. На вооружении волгоградских специалистов - инновационные технологии. В реабилитации поможет экзоскелет. Свежее ранение впервые. Прошло всего два месяца.
Юнус - уроженец Дагестана. После срочной службы два года назад подписал контракт. Став военным, исполнил мечту. Хотел понять, что такое армия.
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. Была и классическая «долина смерти», когда денег не было совсем и все получали зарплату в 20 тысяч рублей.
Первое место мы отдаем тому экзоскелету, необходимость в котором действительно очевидна. Система ReWalk имеет уже шестую версию и является коммерческим продуктом. Первоначально было выпущено две модели устройства: одна применялась медицинскими учреждениями для исследований и терапии под присмотром врачей, вторая предназначалась для персонального применения.
Экзоскелет ReWalk помогает пациентам, которые по тем или иным причинам не способны передвигаться самостоятельно. Система состоит из «рюкзака» весом в 2,3 кг, в котором размещаются батарея и Windows-компьютер, и «ног» общим весом в 21 кг. Емкости батареи достаточно для трех часов беспрерывной ходьбы, заряжается она около восьми часов. Устройство, которое изготавливается по индивидуальному заказу, работает в трех режимах: оно поддерживает человека при ходьбе, сидении и стоянии. Некоторые пользователи жалуются на чрезмерный вес системы и ее высокую стоимость в США страховка не покрывает затраты на покупку экзоскелета. Аналогом ReWalk является проект Indego, который пока не доступен для покупателей и используется в исследовательских целях и медицинскими учреждениями. Его продажи могут начаться в 2015 году.
Имеются и другие проекты, ориентированные на реабилитацию людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Экзоскелет Rex можно отнести к категории «Очевидное — невероятное». Он не только дает силу не способным сокращаться мышцам, но и управляется с помощью мыслей. Первым полностью парализованным человеком, подключенным к системе искусственной вентиляции легких, стал 21-летний Роб Кэмм, попавший в 2013 году в автомобильную аварию. Бывший спортсмен не сдался и продолжил вести активную жизнь в соответствии со своими возможностями. В итоге ему удалось сделать несколько почти самостоятельных шагов. Для приведения экзоскелета в движение используется специальный шлем с 79 электродами, которые снимают показания мозговой активности и трансформируют их в команды для машины.
Очевидно, что первые шаги даются Робу с огромным трудом, однако предоставленная молодому человеку возможность приводит его в восторг. Всего выпущено 17 таких механизмов. Они доступны только в медицинских учреждениях. При подъеме и переноске тяжестей всю нагрузку на себя берет экзоскелет, в противном случае появилась бы опасность травмирования оператора. У HULC нет «рук» — их заменяет специальный подъемный механизм Для определения движений оператора применяется набор сенсоров, а встроенный компьютер в режиме реального времени обрабатывает полученные данные и дает команды приводам. По словам директора предприятия, в будущем цена может снизиться. По каким-то причинам информации о нем не так много.
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. XOS 2 Один из самых известных экзоскелетов для армии. Его задача — увеличение физических способностей солдата. Броня в снаряжение не включена. Костюм помогает в логистике и штурмах. Он прибавляет сил, достаточных для переноса больших тяжестей, разрушения деревянных брусов и кирпичных стен. Talos Это комплексный костюм. У него есть функции брони и системы, увеличивающей силу. Он помогает вести бой со снаряжением до 45 кг. Костюм отслеживает жизненные показатели и даже останавливает кровотечение.
Состав и конкретные характеристики оборудования обычно не публикуются — Talos показывают на тематических выставках с общей презентацией. ExoHiker Этот скелет не позиционируется как армейский, но интересен для военных. Его задача — облегчить перенос тяжёлых рюкзаков во время похода. ExoHiker весит 14 кг, но снимает нагрузку 70 кг.
Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий
В основе системы TALOS лежит бронированный экзоскелет, который не только защищает солдата от попадания в него пуль и осколков, но также позволяет ему легко и свободно передвигаться по полю боя со снаряжением массой до 45 килограммов. Что такое экзоскелет В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела. С экзоскелетом больной получает возможность вставать, садиться, ходить, подниматься и спускаться по лестницам без посторонней помощи.
Экзоскелет: от фантастики к реальности
В случае экзоскелета членистоногих беспозвоночных экзоскелет образован соединением под названием хитин, который представляет собой достаточно твердый полисахарид, обеспечивающий защиту этого вида животных, а в свою очередь. По сути, усиливающие экзоскелеты — это аналог DLC в компьютерных играх, дополнение к базовой версии игры. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции. 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. Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет.
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
Название в переводе означает «гибридная вспомогательная конечность». Записаться на консультацию Экзоскелеты в медицине При упрощении схемы выполнения движений скелетной мускулатуры, в обычных ситуациях сокращение мышц осуществляется с помощью сигналов, которые посылает головной мозг через структуры периферической и центральной нервной системы. При определенных травмах или заболеваниях проведение данных сигналов, как правило, затрудняется и их становится недостаточно, для самостоятельного осуществления движений. Экзоскелет пассивного типа выполняет и поддерживает движение путём регистрации и усиления этих минимальных импульсов в мышцах ног, которых не хватает, чтобы выполнить движения самостоятельно. Специальные моторы в устройстве, выполняют движение конечностей.
Помимо различения по области применения, принято также выделять экзоскелеты по способу управления управляемые и управляющие , а также по приводу: электрические, пневматические, гидравлические, с двигателем внутреннего сгорания и другие. Автор книги «Паровой человек прерий» Эдвард Сильвестр Эллис, разумеется, представил совершенно невообразимую на то время идею, о которой ранее, возможно, никто никогда и не задумывался. Чтобы человек всерьез начал размышлять о создании первого прототипа современного экзоскелета, с момента выхода книги Эллиса должно было пройти еще около 30 лет. Именно 1890-х годах Николай Янг — российский инженер и конструктор, живший в Америке, запатентовал около десятка собственных чертежей и идей своеобразных приспособлений, которым можно было бы дать название «механический экзоскелет», ориентированных на военную сферу применения. Его проекты, будь они реализованы, должны были помогать солдатам ходить, бегать и прыгать с большей скоростью и легкостью. Также можно было бы использовать их для поднятия тяжестей. Впрочем, разработки Янга в области первых костюмов Железного человека так и не увидели свет, а сам инженер скорее известен изобретением автоматического механизма, подающего воду в паровые котлы, — так называемого «Друга кочегара». Однако идею создать экзоскелет будущего, дающий своему хозяину сверхспособности не за счет каких-то магических и мистических свойств, а исключительно силой технологий, ученые и инженеры не забросили. Слишком уж заманчиво она звучала, и особенно в период расцвета технологического бума в середине XX века, который спустя десятилетия подарил нам смартфоны и роботы-пылесосы. Конечно, первые сигналы по-прежнему приходили из области культуры человеку свойственно проверять живучесть своих теории абстрактно. Так, в 1963 году Marvel Comics впервые создала своего «Железного человека», которого сейчас широкая публика знает в первую очередь по фильмам. В тот же год Роберт Хайнлайн, один из известнейших писателей-фантастов, выпустил книгу «Звездный десант», герои которой, проживая в будущем, использовали боевой экзоскелет так же легко, как мы используем обычную одежду. Как работает экзоскелет Спустя всего два года после этих событий разработкой собственного экзоскелета решил заняться Пентагон, проект которого подразумевал создание роботизированного костюма, способного поднимать тяжелые грузы, защищать солдата от пуль, кислоты, радиации и ядовитого газа. Параллельно с ним компания General Electric занималась разработкой похожего, но облегченного костюма 5,5 кг , который бы управлялся человеком изнутри. Понятное дело, первые прототипы были совершенно непрактичными, тяжелыми и не всегда работали. Но исследователей это, конечно, не останавливало, и разработки продолжались. Спустя почти 20 лет, в 1980 году, ученые Лос-Аламосской лаборатории представили доработанные чертежи будущего экзоскелета, но проект, к сожалению, так и остался на бумаге. Он по-прежнему обладал рядом серьезных недостатков и не мог быть реализован: технологий того времени было недостаточно для того, чтобы создать такую сложную конструкцию. Компьютеры были медленными, и обработка команд занимала огромное количество времени; а сами костюмы получались громоздкими, невероятно медленными и нефункциональными. Только в 2000 году военные разработки США начали показывать первые успешные и перспективные результаты. Оборонное агентство DARPA при Пентагоне потратило более 75 миллиардов долларов на производство полноценного экзоскелета, призванного дополнить человеческое тело и повысить его производительность.
На данный момент существуют персональные вспомогательные подъемные устройства и устройства возврата, которые не предусматривают возможность сгибания. Оба имеют раму, которая выполняет основную функцию поддержания и распределения нагрузки. Более подробно об особенностях тех и других моделей описано в статье «Чем отличается активный экзоскелет от пассивного? Также экзоскелеты делятся в зависимости от метода ношения: для рук; для коленных суставов; для спины. Механизмы используются как самостоятельные вспомогательные устройства так и в качестве элементов целого костюма. В качестве примера можно привести комбинацию элементов для рук и спины, которые часто применяются операторами для ведения более чистой и качественной съемки. Где применяются? Эта уникальная и полезная разработка может применяться во многих сферах человеческой жизни, делая ее более комфортной, легкой и удобной. Области наиболее активного применения технологии следующие: Медицина. Поддерживающие каркасы необходимы тем пациентам, которые частично или полностью утратили возможность полноценно двигаться. Они также позволяют более успешно проводить реабилитационные мероприятия после тяжелых травм и заболеваний. Она из наиболее насыщенных областей применения, в которой сосредоточено большое количество разнообразных моделей.
Но главная особенность Х1 заключается в широком диапазоне его настроек: если другие экзоскелеты создаются для облегчения человеческой жизни, то Х1 при необходимости может её усложнить, заставив оператора прилагать дополнительные усилия при совершении элементарных действий. В условиях пониженной гравитации Х1 может обеспечить мышечное сопротивление в бёдрах, коленях и лодыжках, имитируя необходимый комплекс общих упражнений. Кроме этого, экзоскелет X1 в режиме реального времени собирает данные о состоянии суставов и мышечной силе пользователя, помогая точнее подобрать необходимую астронавту терапию или корректируя его передвижение в малознакомой среде и оказывая помощь при переноске тяжёлых грузов. 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.
Реальный помощник или дорогая игрушка: на что способны современные экзоскелеты
устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции. В 2020 году, по данным Международной федерации робототехники (IFR), рынок экзоскелетов составлял 11,2 тыс. штук ($100,5 млн), в 2023-м ожидается его прирост до 20 тыс. ($272 млн). Экзоскелет — это роботизированный костюм, который может дополнить функции человека, повышая его эффективность и физические (в фантастических планах на будущее, впрочем, даже ментальные) способности. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц".