Военные новости. Несколько вариантов экзоскелетов разрабатывают для российской армии Наука Оружие 28 сентября в 12:48 Несколько вариантов экзоскелетов разрабатывают для российской армии. В России разработали экзоскелет для промышленных работ Life Style Технологии/гаджеты 11.
Читайте в блогах
- Что такое экзоскелет и где их применяют | Hi-Tech
- Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий
- Главная - Экзоскелетные технологии «ЭКЗОРАЙЗ»
- экзоскелет - новости по ключевому слову | «Городские вести»
- Homo Extensis. Расширяя возможности человека или как совместить человека и робота / Хабр
- В «Ростехе» создали экзоскелет для руки: говорят, в России аналогов нет
Экзоскелет: от фантастики к реальности
Они частично отвечали требованиям, которые мы прописали для себя, но полностью под наши требования никто не подходил. Для такого типа работ нужна жесткая корсетная часть, которая бы защищала уязвимые части организма, создавая дисциплинирующее воздействие на позвоночник. Такая технология действительно помогает снизить риски получения травм, компенсировать часть веса. Пассивный экзоскелет, то есть экзоскелет без «умных» технологий, прост в эксплуатации и обслуживании, к тому же у него неограниченный срок работы в отличие от скелетов, в которых используется электрика или ИИ. Все, что связано с внешними источниками энергии, хуже работает на морозе, и аккумуляторы сами по себе довольно тяжелые. Мы хотели сделать легкий, удобный и эффективный скелет в первую очередь за счет физических свойств материала, а также сделать его простым и понятным любому работнику. Экзоскелет Exorise сравнивают с американским — SuitX, он тоже является пассивным скелетом, состоящим из различных материалов, в том числе эластомеров и пружин.
Экзоскелеты SuitX испытывались на стройплощадках, при погрузочно-разгрузочных работах, на судостроительных и литейных производствах в США и Японии, что позволило выделить типичные операции, при которых требовалось снять нагрузку с тех или иных частей тела. В 2019 году Exorise создали первый скелет, который соответствовал всем внутренним требованиям компании, после — стали его тестировать, ходили в цеха на производства, запускали в работу, собирали обратную связь от работников. Если было нужно, где-то вносили корректировки и дорабатывали технологию, улучшали дизайн и продолжали тестировать. Что делает экзоскелет? Скелет компенсирует нагрузку и за счет корсетной части создает дисциплинирующее воздействие на позвоночник, таким образом биомеханика рабочего начинает работать по аналогии биомеханики спортсмена. В цехах часто можно наблюдать одну и ту же проблему — привычку работника поднимать вес так, как ему удобно — мышцами спины, то есть неправильно.
Это основная и общая для всех проблема, которая со временем приводит к серьезным заболеваниям. Когда человек молодой и здоровый, он не замечает негативных факторов и не думает о последствиях, у него постепенно вырабатывается привычка поднимать вес не ногами, а спиной, а после — привычка начинает доминировать и от нее практически невозможно избавиться. Экзоскелет X-Soft сконструирован таким образом, чтобы нагнуться и поднять вес спиной было неудобно, то есть приблизили работника к биомеханике спортсмена: прямая спина, присед, нагрузка распределяется на ноги. Экзоскелет — это мобильный тренер, который говорит: «Парень, береги спину! Парадокс экзоскелета в том, что он больше всего нравится тем, кому меньше всего нужен. Если экзоскелет кажется неудобным, значит, он вам точно нужен, потому что ваша спина работает неправильно.
X-Soft хорошо фиксирует позвоночник в правильном положении, за счет чего происходит выпрямление осанки, начинают лучше работать мышцы, которые ранее не работали или работали плохо. При правильном положении позвоночника улучшается кровоток и работник в целом чувствует себя лучше. Перспективы развития Адаптация скелетов под конкретную задачу, под конкретные профессии или даже под конкретных работников — то, куда развивается это направление сегодня. Грудная часть экзоскелета X-Soft не подходит женщинам, поскольку сдавливает молочные железы. Чтобы решить эту проблему, необходимо снизить жесткость корсетной части, таким образом был разработан X-Soft lady — скелет Exorise, предназначенный специально для девушек. Экзоскелет X-Rise был разработан для работы с поднятыми над головой руками, например, на конвейерной сборке.
X-Rise — это пассивный экзоскелет для верхней части тела, который поднимает и поддерживает руки работника, снимая нагрузку с плеч и перенося вес на бедра. Колени также страдают от перегрузок и являются проблемной зоной многих работников. Чтобы обеспечить хорошую механическую защиту колена, голени, бедра, помочь человеку разогнуться и снизить усталость, когда он долго работает на корточках, был разработан скелет X-Jump. Идет движение в сторону разработки активных скелетов — это вычислительные процессы для управления, аналитическая платформа внутри скелета, персонализация. Человек — организм, снабженный двумя мозгами: головным и спинным. Головной мозг посылает сигнал спинному мозгу, а спинной мозг — сигнал мышцам рук и ног.
Активные экзоскелеты помогают людям с нарушенными нейронными связями снова ходить и двигаться.
Елена Письменная рассказывает подробности реабилитации людей с различными травмами и заболеваниями — рассеянным склерозом, спинальными травмами и зачем им нужны экзоскелеты. Многим пациентам с помощью экзоскелетов удалось встать на ноги после многих лет, проведенных в инвалидных колясках. Ходьбе все возрасты покорны В завершение выступления спикер рассказывает о изделиях для людей разных возрастов. Есть экзоскелеты для самых маленьких деток, которые не умели ходить с рождения. Также для подростков, ведь они не менее чем взрослые подвержены травматизму. И, конечно, для пожилых людей, чьи функции ходьбы утрачиваются в связи с возрастными изменениями организма и хроническими заболеваниями.
Роботизированные носимые устройства помогают людям выполнять потенциально сложные и травматичные операции, а также улучшают их двигательные способности. Экзоскелет — это мобильный носимый механизм, который предназначен для восстановления функций человеческих конечностей и расширения их физических возможностей. Сферы применения экзоскелетов расширяются. Самыми распространенными областями использования являются медицина, промышленность и военное дело. Применение экзоскелетов в медицине: экзоскелет для инвалидов, экзоскелет для реабилитации Разработка медицинских экзоскелетов имеет большую социальную значимость. Роботы-экзоскелеты позволяют в разы ускорить реабилитацию пациентов после перенесенных травм и операций, снизив риск развития осложнений. Пациенты носят «костюм» несколько часов в день. Он обеспечивает снижение нагрузки и осуществление конечностями тех движений, которые самостоятельно человек сделать не может в силу комплекса причин. Экзоскелет для инвалидов представляет собой особый тренажер, который удерживает тело человека в вертикальном положении, при этом приводя в действие механизмы, заставляющие обездвиженные конечности осуществлять простейшие движения. Благодаря этому мозг пациента формирует определенную модель движения, которую по прошествии длительного периода обучения может начать воспроизводить самостоятельно.
По оценкам Work Foundation на сегодняшний день около 44 миллионов работников ЕС страдают от скелетно-мышечных отклонений, что суммарно приносит европейской экономике убытки, оцениваемые более чем в 240 миллиардов евро. И это только страны ЕС. Considerations for developing safety standards for industrial exoskeletons ]. Благодаря этому снижаются требования к автономным источникам энергии, питающим активные приводные узлы экзокостюмов, более того, благодаря доступности электросетей необходимость в разного рода аккумуляторах и системах генерации под час вовсе пропадает. Особенно это актуально для экзоскелетов с гидравлическим приводом, так как позволяет избежать необходимости размещения непосредственно на корпусе экзоскелета мобильных маслостанций, что в свою очередь снимает целый ряд сопутствующих трудностей. С одной стороны, оператор экзоскелета — трудоспособный человек, а значит он может использовать в работе технические средства с «традиционными» органами и интерфейсами управления, такими как джойстики, тачпады, голосовой интерфейс и другие, как следствие ему не требуются сложные в освоении, дорогие и наукоёмкие интерфейсные решения, такие, к примеру, как нейрокомпьютерный интерфейс. С другой, скорость и точность реакций на управляющее воздействие в промышленном экзоскелете не является столь критически важной, как в экзоскелете военном, ведь в условиях боевых действий две-три десятых доли секунды задержки в обратной связи могут попросту стоить оператору жизни. Условия применения промышленных экзоскелетов чаще всего не столь критичны. Следует отметить, что предыдущие тезисы не должны вводить вас в заблуждение: проблемы энергетики, эффективного эргономичного управления и безопасного использования являются краеугольными камнями для всей экзоскелетной отрасли, и промышленные экзоскелеты ни в коем случае не являются исключением, мы лишь говорим о том, что уровень требований к этим технологическим аспектам в данном конкретном случае может быть существенно ниже, что конечно же зависит в том числе и от условий и специфики применения. Классификация промышленных экзоскелетов По своей конструкции промышленные экзоскелеты можно разделить на экзоскелеты верхней либо нижней части тела, а также полноразмерные экзоскелеты. По характеру силового воздействия на пассивные не оснащённые приводными решениями, поддержка и разгрузка в таких случаях осуществляется через применение различного рода демпферов, пружин, противовесов и т. В зависимости от структуры системы энергопитания активные экзоскелеты можно также подразделить на автономные и неавтономные. В зависимости от их назначения экзоскелетные комплексы для работы и промышленности можно разделить на 6 категорий : Экзоскелеты для удержания инструмента: эти экзоскелеты состоят из подпружиненного плеча, механического рычага, на который устанавливается рабочий инструмент. Рычаг соединен с экзоскелетным модулем нижней части тела и системой противовесов, при этом вес инструмента переносится на землю.
Как стать ближе к роботу: представлен экзоскелет Dnsys X1
Экзоскелеты также высоко востребованы в промышленности, особенно на производствах, где работа сопряжена с трудоемкими процессами, связанными с поднятием тяжестей, работой в неудобных положениях. Нагрузки на производстве иногда доходят до критических. Использование экзоскелетов позволяет их снизить, сберечь здоровье работников, занимающихся тяжелым физическим трудом, снизить утомляемость, избежать производственных травм и развития профзаболеваний. Мы рассмотрим три основные. Увеличение производительности труда сотрудников и эффективности всего производства в целом. Устройство позволяет человеку выполнять сложные технологические операции быстрее, при этом затрачивать меньше усилий.
Приведем простой пример: обычно установкой на трубопровод задвижки весом 52 кг на высоте 1,2 — 1,3 метра занимаются три человека. Выполнение данной операции занимает у них 3 мин 24 с. Один работник в экзоскелете способен сделать ту же работу за 3 мин 48 сек почти то же время. Следовательно, остальные два человека в этот момент могут выполнять другую работу. Это наглядно показывает, что использование экзоскелетов помогает высвобождать человеческие ресурсы, повышать эффективность и производительность работников.
Снижение количества травм на производстве. Неожиданная судорога, усталость — все это может привести к тому, что работник уронит тяжелый предмет и получит травму. Экзоскелет помогает избежать подобных ситуаций. Снижение риска возникновения профессиональных заболеваний. Из-за постоянных физических нагрузок на производстве в том числе переноса тяжелых предметов, постоянной работы с поднятыми руками и т.
Благодаря экзоскелету уровень нагрузки на тело человека при выполнении указанных манипуляций значительно снижается, что позволяет свести к минимуму вероятность возникновения профессиональных заболеваний. Немного статистики «Несмотря на стремительную автоматизацию производства, ручной труд в промышленности все еще играет огромную роль. Согласно данным Росстата, сейчас в России на тяжелых физических операциях задействовано около 5 миллионов человек. При этом вредные или опасные условия труда наносят колоссальный ущерб как здоровью людей, так и бизнесу: по данным ВНИИ Труда, только в 2018 году компании выплатили сотрудникам в качестве компенсации более 116 миллиардов рублей. Вместе с издержками из-за потерь рабочего времени, выплат по страховым случаям и досрочным пенсиям годовой ущерб экономике достиг 1,67 триллионов рублей».
Все приведенные выше факты подтверждают важность данных устройств на современных предприятиях. Становится понятно, что давно назрела необходимость их повсеместного ввода в эксплуатацию на производствах для облегчения тяжелого труда людей, уменьшения количества травм и повышения эффективности работы как всего производства, так и отдельных сотрудников. Виды экзоскелетов Если говорить о видах промышленных экзоскелетов, то лучшим вариантом является их классификация по принципу работы. Исходя из нее, можно выделить: Экзоскелеты с автономным источником питания, или активные. Это механизмы, использующие электрический кабель подключения для запуска датчиков и активаторов.
Бьорн Шель Главный операционный директор DPD Germany Что есть на российском рынке О том, что такое экзоскелет, как он работает и чем может быть полезен российским предприятиям, мы поговорили с Виктором Смольским, руководителем отдела по охране труда компании Ingka Centres, и Анатолием Маевским, заместителем коммерческого директора Exorise. О востребованности на рынке и об опыте пользования Экзоскелеты помогают защитить сотрудников от перегрузок, создавая более безопасные и комфортные условия работы, поэтому на российских предприятиях они, безусловно, будут востребованы. В 2020 году у компании Ingka Centres был небольшой опыт пользования экзоскелетами — для тестирования была закуплена ограниченная партия сертифицированных на территории России устройств. На тот момент это были механические носимые скелеты с ремнями и без «умных» технологий и использования ИИ.
Они помогали работнику соблюдать правильное положение спины при подъеме грузов, искусственно выравнивая тело в правильное положение и снижая нагрузку со спины. Добровольцы в течение нескольких недель использовали экзоскелеты в работе — кто-то остался доволен, кому-то они показались неудобными. При работе в нестандартных положениях тела экзоскелеты порой даже мешали: не позволяли дотянуться до предметов на складе, из-за чего приходилось их отстегивать и выполнять работу без носимых на теле устройств. Про высокую стоимость экзоскелетов и отсутствие конкуренции на российском рынке В настоящее время немногие российские компании повсеместно используют экзоскелеты на своих производственных площадках и складских помещениях.
Когда мы пару лет назад покупали подобные силовые костюмы, за каждый отдали около 80 000 рублей — это достаточно высокая стоимость, хотя это был стандартный силовой костюм с ремнями, без «умных» технологий, без датчиков, без аналитической системы. Важно понимать, что не каждая компания готова выделить такие деньги. На российском рынке еще не развита полноценная конкуренция, поскольку экзоскелет можно применять в работе только при наличии сертификата, действующего на территории России, но процесс сертификации не такой быстрый и дешевый, как хотелось бы участникам рынка. Средства индивидуальной защиты опорно-двигательного аппарата.
Экзоскелеты промышленные. Термины и определения». Соответственно, будет упрощен порядок внедрения носимых СИЗ на отечественные производства. Кроме того, высокая стоимость экзоскелетов препятствует их широкому распространению.
В ряде стран уже функционируют полностью автоматизированные склады, но в наших реалиях это экономически невыгодно для большинства отраслей и компаний. Бизнес готов вкладывать деньги туда, что приносит явную и быструю прибыль. Например, если бы один работник в экзоскелете выполнял работу 3-х без экзоскелетов, и при этом носимое устройство стоило адекватных денег, то распространение было бы более быстрым и повсеместным. Перспективы дальнейшего внедрения на отечественный рынок У экзоскелетов, безусловно, есть перспективы развития на российском рынке.
Развитие сферы охраны труда будет продолжаться, и через какое-то время экзоскелет станет обыденным СИЗ, как перчатки или каски, которые сейчас используют на строительных площадках. Кроме того, очень немногие работодатели в России знают, что инвестиции в охрану труда улучшают имидж работодателя в глазах работников, а, значит, способствуют успешности бизнеса. Это происходит за счет того, что снижается количество несчастных случаев, а значит, меньше штрафов, меньше потерь времени на расследования и связанные с этим простои, меньше судебных расходов по искам, меньше затрат на рекрутмент, поскольку сотрудники реже увольняются, соответственно, меньше потерь при ошибках новых и перегруженных работников, если они замещают уволившихся или тех, кто находится на больничном. Виктор Смольский руководитель отдела охраны труда Группы компаний Ingka ИКЕА в России Экзоскелеты Exorise: «Парадокс экзоскелета в том, что он больше всего нравится тем, кому меньше всего нужен» Наша история началась в 2018 году, в то время у нас была компания в Магнитогорске, где мы занимались различными решениями для металлургического комбината.
Однажды на том комбинате мы выявили проблему, связанную как раз с опорно-двигательным аппаратом. Дверевой коксовых батарей — очень сложная и трудоемкая работа, при которой на организм идет повышенная нагрузка. Короткий стаж, высокая текучка кадров — долго на такой должности продержаться сложно. Когда работник закидывает уголь в печь, происходит диагональное скручивание, влияющее на позвоночник работника.
Дверевой осуществляет наблюдение за открыванием и закрыванием дверей камер коксования на коксовых батареях и пекококсовых установках, контроль правильности установки двересъемной лебедки, дверей и механизма отвинчивания ригельных болтов. Мы поняли проблему и стали искать решения, изучали, что есть на рынке, что применяется в мире. Тогда в России были лишь небольшие разработки, но не более, а на мировом рынке — полноценные экзоскелеты. Они частично отвечали требованиям, которые мы прописали для себя, но полностью под наши требования никто не подходил.
И одним из этапов борьбы с аварией стала разработка экзоскелета Mobile Suit. Экзоскелет Mobile Suit для ликвидации последствии аварии на Фукусиме Инженеры из Университета Цукуба разработали костюм Mobile Suit специально для ликвидации последствий аварии на Фукусиме. В основе этого экзоскелета лежит уже упомянутый выше Hybrid Assistive Limb. Успешная модель, помогающая старикам и инвалидам, превратилась в полноценный костюм, увеличивающий силы, защищающий от радиоактивной пыли и спасающий от перегрева. Экзоскелет Mobile Suit для ликвидации последствии аварии на Фукусиме Но самое интересное в экзоскелете Mobile Suit — это то, что он, действительно, похож на костюм Железного Человека.
Экзоскелет Mobile Suit для ликвидации последствии аварии на Фукусиме ЭкзоАтлет В 2011 году работы по созданию экзоскелета начались и в России. Проект с названием ЭкзоАтлет был инициирован Министерством чрезвычайных ситуаций и научной командой НИИ Механики Московского государственного университета. Российский экзоскелет ЭкзоАтлет За время существования команда ЭкзоАтлет разработала и создала прототипы нескольких вариантов отечественных экзоскелетов, как пассивного, так и активного действия. Первые перенимают на себя вес оружия и снаряжения, повышая мобильность и выносливость человека, вторые — увеличивают его силу и позволяют без проблем поднимать и переносить предметы весом до 200 килограммов. Российский экзоскелет ЭкзоАтлет Российский экзоскелет ЭкзоАтлет Экзоскелеты ЭкзоАтлет можно использовать как в военных и спасательных операциях, так и в повседневной жизни.
Они дают свободу действий и передвижения не только солдатам, но и старым, а также больным людям.
Все это время молодой мужчина пытался восстановиться — ездил по врачам, много тренировался. О своей проблеме рассказывает мне нехотя, но все же откровенничает: ему будет обидно, если такие серьезные ограничения останутся с ним на всю жизнь, ведь восстановиться полностью пока что так и не удалось. Мне было очень плохо после ранения, не хотелось верить, что я ближайшие несколько лет не смогу заниматься активным спортом", — рассказывает Булат.
К предложению я была не готова, но обрадовалась. Когда еще гуманитарию предложат поучаствовать в таком важном и сложном процессе, хотя бы в качестве ассистента? Задача была обмотать полимерным бинтом торс пациента. Получившаяся конструкция застынет и станет основой корсета будущего экзоскелета.
Это первый этап изготовления "Экзара-34". В его создании на разных этапах участвуют как минимум пять человек — помимо конструкторов Александра Воробьева и Федора Андрющенко, это еще и специалист по обработке металла, слесарь, швея. После этого осуществляется окончательный монтаж экзоскелета. Это достаточно сложная, кропотливая работа, требующая труда многих высококвалифицированных профессиональных работников", — рассказывает Федор Андреевич.
Все материалы и комплектующие, которые используются при создании "Экзара", российского производства. Основной — высококачественная нержавеющая сталь, сплав на основе алюминия, применяемый в том числе в авиастроении. Мы изначально уходили от зарубежных продуктов. В экзоскелет собирается все самое лучшее", — говорит доктор Андрющенко.
Стоимость одного готового устройства для одной руки — 250 тыс. А сразу на две руки для одного пациента — 350 тыс. Каждого пациента разработчики обучают пользоваться экзоскелетом и отпускают домой, однако продолжают консультировать удаленно. 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.
Экзоскелеты — зачем они нужны и как работают
- Экзоскелет купить | Промышленный экзоскелет для грузчиков, цена в России
- Экзоскелет для рабочих от Ростеха
- Промышленность
- Экзоскелеты
- Экзоскелет для инвалидов
- «Мы даем парализованным людям возможность ходить»
Экзоскелеты – доспехи будущего
Испытания прототипа на производственных объектах «Воркутауголь» показали, что экзоскелет принимает на себя до 90 % веса грузов массой до 60 кг. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. 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. Представленный экзоскелет для ног X1 от китайской компании Dnsys позволяет увеличить скорость бега пользователя до 26 км/ч (добавляет 0,9 кВт мощности) и добавить 25 км к дальности пешей прогулки по пересеченной местности либо нести еще 38 кг груза. Военные новости. устройства помогают сберечь здоровье в условиях больших физических нагрузок, повысить выносливость и помочь восстановиться либо же компенсировать утраченные функции.
Экзоскелеты в здравоохранении: настоящее и будущее
Экзоскелеты также называют "носимыми роботами". Служат для разгрузки скелета и мышц здорового человека, позволяя ему выполнять различный физический труд не уставая, либо усиливая физические возможности человека за пределы возможностей среднеразвитого человека. Используются также для восстановления утраченной мышечной активности человека после травм или операций, для восстановления подвижности людей с ограниченной мобильностью, для предупреждения травм при заболеваниях типа остеопароза и т. Экзоскелеты, как правило, повторяют биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях, а также могут повышать защищенность человека от внешних воздействий.
Экзожилет весит немногим более 4 килограммов и помогает работать на неудобной высоте — от уровня плеч и выше — за счет того, что поддерживает руки с помощью встроенных пневмопружин. По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку. В случае с жилетом — вес рук и груза давит на опоры, которым не дают опускаться пружины, усилие переходит на каркас, который опирается на более сильную нижнюю часть тела и переносит туда давление груза, освобождая от лишнего напряжения руки, шею и верхнюю часть спины. Преимущества экзоскелетов уже оценили крупнейшие мировые производители машин и самолетов и применяют их на своих заводах. На рынок выходят всё новые модели: например, для видеооператоров.
Температура окружающей среды в процессе эксплуатации должна быть выше нуля. Применяемые экзоскелеты используются для увеличения силы солдат; также, роботизированные опоры для ног способны помочь парализованным людям ходить, могут использоваться работниками атомных электростанций и сотрудниками МЧС в случае стихийных бедствий. Костюмы ActiveLink разработаны таким образом, что пользователи могут закрепить их и начать работать за 30 секунд или меньше. Приведенные в действие экзоскелеты для реабилитации или других медицинских применений часто используют датчики электрической активности мышцы, которые требуют времени для калибровки. Экзоскелет компании Nuytco Research Ltd[ править править код ] Твёрдый костюм позволяет дайверам погружаться под воду на глубину 1000 футов. Экзоскелет сделан из алюминиевого сплава A536. Вес — от 225 килограмм. Максимальное время погружения — 50 часов. RL Mark VI позволит спускаться с высоты до 62 миль 100 км над земной поверхностью на самом краю космоса и приземляться вертикально с использованием гироскопических ботинок вместо парашюта. Этот костюм повысит безопасность и производительность на пилотируемых космических полетах, обеспечит средства для выхода из возможных катастрофических аварий и расширит возможности космического туризма и научных исследований. Российский экзоскелет эндохирурга[ править править код ] В 2019 году волгоградские врачи Александр Воробьёв и Фёдор Андрющенко представили первый экзоскелет хирурга, призванный облегчить выполнение многочасовых эндоскопических операций путём снижения нагрузки с позвоночника и рук хирурга. В литературе и комиксах[ править править код ] Одно из первых и самых известных [28] изображений боевого экзоскелета в научной фантастике представлено в романе Роберта Хайнлайна « Звёздный десант » 1959. Герои романа применяют бронированные боевые скафандры с интегрированными экзоскелетами, позволяющими бегать, прыгать на большую высоту при помощи встроенных ракетных двигателей, оснащенные разнообразным вооружением и оборудованием. Образ, созданный Хайнлайном, заложил основу представлений о силовой броне в фантастике и повлиял на многие последующие произведения; он упоминается как источник вдохновения создателей Warhammer, StarCraft и многих других вселенных. Чуть более раннее представление концепции брони с экзоскелетом содержится в романе «Том Свифт и его реактивный морпех» Tom Swift and His Jet Marine из многоавторской серии « Том Свифт », опубликованном в 1954 году. В комиксах серии « Железный человек » издательства Marvel и их экранизациях рассказывается, как главный герой, Тони Старк, создал серию экзоскелетов, способных летать и оснащённых разнообразным вооружением и приспособлениями. Одна из самых известных сцен, связанных с экзоскелетами [28] , показана в фильме « Чужие », где главная героиня Эллен Рипли в финальном бою против матки Чужих использует погрузчик-экзоскелет. В фильме « Грань будущего » все бойцы ведут боевые действия в экзоскелетах. В мультсериале « Эхо-взвод » идея боевых летающих экзоскелетов лежит в основе сюжета [28]. В играх[ править править код ] Во вселенной " Warhammer 40,000 силовыми доспехами, во многом напоминающими экзоскелеты, пользуются войска Империума, Тау и ряда других фракций.
Хотя и сами механизмы не отличались крепостью, так как должны были обладать высокой маневренностью. В нашем топе они оказались благодаря зрелищным кадрам с их участием во время битвы за Сион Зион. Серия костюмов Mark, разработку которых ведет компания Тони Старка Stark Industries, занимающая 16-е место среди 25 крупнейших вымышленных корпораций мира. Особенной популярностью, правда, пользуются те, которые фигурировали в кинофраншизе: красный с золотом костюм примелькался и знаком почти каждому. Многофункциональное устройство не только значительно усиливает возможности человека, но и позволяет ему летать. В качестве источника питания в нем применяются ядерный реактор и репульсоры, которые также встречаются в «Звездных войнах». Это наиболее фантастический экзоскелет из представленных в нашем рейтинге. Применяемые в нем технологии далеки от воплощения в реальности, и ожидать появления аналогов в обозримом будущем не приходится. В отличие от костюмов Mark от Stark Industries, экзоскелет персонажа Мэтта Дэймона по имени Макс из фантастического фильма «Элизиум: Рай не на Земле» является, вероятно, претендентом на создание «всамделишной» модели. Правда, имеются некоторые нюансы: он подключается непосредственно к организму носителя в том числе к мозгу , превращая человека в подобие киборга. В остальном это отличный образчик того, как с помощью технологий можно избавить людей от недугов и сделать их сильнее и быстрее. По словам экспертов, костюм Макса работает по примерно тем же принципам, что и существующие уже сегодня модели и прототипы. Конечно, он легче, имеет больше степеней свободы, в его случае не стоит проблема с источником питания. Основная преграда — создание эффективного и безопасного интерфейса «человек — компьютер», когда они оба становятся единым целым. Когда-нибудь это станет реальностью. Combat Jacket из фантастического боевика «Грань будущего» с Томом Крузом в главной роли. Экзоскелет не имеет какого-либо «торгового» названия и представляет собой одну из модификаций стандартной амуниции для солдат будущего. Если придираться, то в настоящем бою костюм майора Уильяма Кейджа окажется не столь эффективным, как хотелось бы. Он может применяться разве что в схватке с легковооруженным противником: броня отсутствует и первая шальная пуля станет последней. Впрочем, далеко не все участвующие сегодня в боевых операциях армии используют бронежилеты или иные средства индивидуальной защиты для своих солдат. Экзоскелет Combat Jacket является примером того, что может появиться у некоторых армий в самом ближайшем будущем. Кстати, модели, которые носят Том Круз и Эмили Блант, собраны из множества элементов и не являются полной бутафорией. По словам модельера, который собирал экзокостюмы для съемок, каждый из них состоит из 350—400 деталей. Не заглядывая в будущее Далее следуют пять образцов уже существующих экзоскелетов, которые проходят испытания или используются военными, гражданскими организациями либо медицинскими учреждениями.
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
Экзоскелет – это удобный механизм, который может быть применим в самых разных областях. Условно все экзоскелеты можно разделить на два вида: те, что восполняют утерянные возможности, и те, что усиливают имеющиеся. бионический экзоскелет, который позволяет людям с двигательными нарушениями в нижних конечностях достигать вертикального положения и ходить. Российский армейский экзоскелет ЭО-01.02 от компании «ГБ Инжиниринг». Фото © РИА Новости / Илья Питалев. Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца. Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки.
Экзоскелет: назначение, принцип работы и разновидности
Леонид Питык, собравший первый в России экзоскелет, рассказывает о том, почему технологии должны быть открытыми. Экзоскелет в целом представляет собой устройство, предназначенное для снижения нагрузки на человека и/или увеличения мускульной силы человека за счет использования внешнего прочного каркаса. #Все новости. Технология экзоскелетов представляет собой инновационный подход, который открывает новые перспективы в области медицины и промышленности. Экзоскелеты — это устройства, разработанные для усиления и поддержки движений человеческого тела. 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).
6 применений экзоскелетов сегодня и в ближайшем будущем
На основе этих данных врач сможет разработать программу лечебных упражнений и контролировать ее эффективность. В распоряжении медика будет вся статистика по каждому пациенту, его индивидуальные характеристики и другая необходимая информация. За 15 минут посещения пациента лечащий специалист получит конкретные цифры, по которым сможет судить, есть ли прогресс в лечении или его стоит поменять, рассказали в Московском политехе. После того как диагностическая функция устройства будет отработана, инженеры займутся его настройкой для коррекции походки. Для этого в конструкцию скелета включены моторы.
Врачи продолжают контролировать процесс удалённо с помощью телеметрии. Приложение для планшета позволяет доктору заводить карточки, планировать и проводить тренировки, собирать и анализировать результаты каждого больного. Кто получит экзоскелеты Экзоскелеты получили восемь столичных центров реабилитации и клиник. Здесь реабилитацию проходят пациенты после инсульта, черепно-мозговых и травм конечностей, люди с болезнями и повреждениями головного и спинного мозга, периферических нервов, позвоночника и суставов.
По одному аппарату получат четые больницы. ГКБ имени Ф. Иноземцева принимает пострадавших в технических авариях, катастрофах, взрывах, пожарах, террористических актах. Ворохобова лечат заболевания сердечно-сосудистой системы, травмы и патологии позвоночника, лечат повреждения опорно-двигательного аппарата, центральной и периферической нервной системы.
В ГКБ имени В. Буянова тоже принимают пациентов с травмами. Остальные экзоскелеты привезут в Научно-практический центр медико-социальной реабилитации инвалидов имени Л. Швецовой, Научно-практический реабилитационный центр, реабилитационный центр «Текстильщики» и Московский науно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины филиал на 2-й Вольской улице.
Для медперсонала, который будет работать с такими аппаратами, разработали обучающие курсы. Курс, рассчитанный на 36 часов, является программой повышения квалификации. После его прохождения выдаётся удостоверение. Отечественная разработка Экзоскелеты, которые получат столичные клиники и реабилитационные центры, производит российская компания.
Так появился первый в России работающий прототип аварийно-спасательного экзоскелета.
Такие вещи уже применяются в медицине, но там, как правило, обычные механические экзоскелеты. Есть экзоскелеты, которые позволяют ходить людям, которые вообще без них ходить не могут». Технология экзоскелета уже используется в оснащении подразделения наших саперов, которые служат в Сирии. Правда, пока она тестируется в пассивном режиме, то есть их образцы без двигателей и работают за счет механики. В «Ростехе» сказали, что результаты боевого применения экзоскелета положительные.
Новинка уже прошла испытания в войсках и, в частности, использовалась в Сирии. По словам генерального директора компании-разработчика изделия Сергея Смаглюка, один офицер в экзоскелете девять часов таскал на себе 35-килограммовый пульт управления робототехническим комплексом разминирования «Уран-6» и почти не устал. Разработчик отмечает, что система ЭО-01. Она совсем не похожа на те бронированные роботизированные костюмы, которые мы привыкли видеть в научной фантастике. Сверхчеловеческих возможностей носителю тоже не добавит. Человек в нем не сможет быстрее бегать, выше прыгать или летать. Защиты от пуль здесь тоже не предусмотрено. Ее достоинство заключается в другом. В этом помогает особая система рычажно-шарнирных механизмов. Экзоскелет совершенно спокойно надевается как на форму, так и на бронежилет с разгрузкой.
Встать на ноги: как экзоскелеты заново учат ходить
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. Принцип работы экзоскелета должен был позволить солдатам без проблем переносить тяжелейшие грузы, крупные орудия и раненых однополчан. Однако проект не был позитивно воспринят американским обществом, которое не видело смысла тратить столько бюджетных средств на невыполнимый, по их мнению, план. Резонанс был довольно серьезным.
Настолько, что разработка временно приостанавливалась. Впрочем, DARPA было не единственным на этом поле — все это время созданием инновационной системы, которая считывала сокращения мышц человека и передавала сигналы для управления механическими мышцами костюма, занималась негосударственная робототехническая компания Sarcos. Результатом именно ее кропотливой работы стал американский экзоскелет XOS, который в 2005 году произвел настоящий фурор. Позднее Sarcos была куплена организацией Raytheon, но идея создания экзоскелета не была забыта — через пять лет был представлен костюм нового поколения XOS 2.
Разумеется, лучше, быстрее и эффективнее. Его создание настолько взбудоражило общественность, что экзоскелет включили в пятерку объективно лучших инноваций в военной сфере. Одновременно к растущей волне тренда на экзоскелеты подключилась и японская компания Cyberdyne, которая в том же 2010 году представила роботизированный костюм HAL. В отличие от первых наработок западных коллег, японский экзоскелет был создан для того, чтобы возможность жить здоровой и полноценной жизнью получили инвалиды и пожилые люди.
Необходимость облегчить управление экзоскелетами и отдельными роботизированными протезами подтолкнула к развитию технологию управления с помощью импульсов человеческого мозга. Области применения экзоскелетов Несмотря на то, что первичной областью применения экзоскелетов была именно военная отрасль, технология роботизированных костюмов — это серьезный прорыв, способный вывести медицину на качественно новый уровень. Довольно очевидно, что роботизированный костюм может помочь людям с ограниченными возможностями восполнить утраченные функции организма. Как временно, так и на постоянной основе.
Точность управления и обратной связи такова, что через некоторое время управляющий роботом человек начинает ощущать экзоскелет как естественное дополнение к своему телу и, когда нагрузка на конечности робота увеличивается, человеку тоже становится труднее двигаться. Система подвески помогает пилоту ощущать, когда ноги робота касаются земли. Проект «Простесис» разрабатывался исключительно при помощи добровольцев. Антиробот прекрасно демонстрирует возможности экзоскелетов. Не так сложно представить в ближайшем будущем механизированных строителей, с легкостью перемещающих огромные грузы. Во время ношения экзоскелета люди с тяжелыми заболеваниями двигательного аппарата после перенесенного инсульта, повреждения спинного или головного мозга, могут вновь освоить правильные алгоритмы ходьбы и переноса веса. Это элементарные движения, которые здоровые люди совершают, не задумываясь. Парализованным людям приходится осваивать их заново, костюм помогает им в этом и записывает каждое движение для последующего анализа. Уникальная возможность записи, встроенная в экзоскелет Ekso Bionic, предусмотрена для каждого нового пациента с первой тренировки. Облачение в костюм занимает всего пять минут, так как костюм крепится к обычной одежде.
Ekso Bionic имеет несколько встроенных режимов обучения и способен научить своего парализованного владельца ходить правильно с разной скоростью. Костюм разработан только в 2005 году, и на этом примере легко увидеть, как технологии меняют нашу жизнь. Его дизайн повторяет внешний вид боевых мехов из популярной научной фантастики, таких как вездеход AT-ST из серии фильмов «Звездные войны». К сожалению, стоимость «Ленд уокера» в настоящее время очень высока — экземпляр можно приобрести за 36 млн иен примерно 18 млн рублей , поэтому пройдет еще некоторое время, прежде чем каждый из нас сможет топать в таком костюме на работу. Производительность текущей модели «Ленд уокера» оставляет желать лучшего, но при соответствующем финансировании разработки, такая машина в будущем может пригодиться правоохранительным органам. С его устрашающим внешним видом и, при соответствующем вооружении, боевыми возможностями, «Ленд уокер» сможет остановить преступника на любом гражданском транспортном средстве. ENRYU Большой, управляемый человеком робот, предназначенный для использования в условиях чрезвычайных ситуаций, T-52 Enryu в переводе с японского «T-52 Спасательный дракон» — один из элементов спасательной операции. Высотой 3,45 и шириной 2,4 м, он оборудован семью 6,8-мегапиксельными CCD-видеокамерами и способен поднимать объекты весом до одной тонны с помощью гидравлических манипуляторов. Т-52, пожалуй, — самый совершенный мех для оказания помощи во время стихийных бедствий, проникновения в опасные районы и выдерживания условий, смертельных для человека. Мех был построен для проведения тяжелых работ в районах бедствия японской компанией TMSUK в партнерстве с Киотским университетом и Национальным научно-исследовательским институтом Японии по пожарам и катастрофам.
T-52 может управляться либо пилотом из бронированной кабины, либо дистанционно со специального пульта, при этом оператор получает контекстуальную информацию через несколько ЖК-дисплеев.
Один работник в экзоскелете способен сделать ту же работу за 3 мин 48 сек почти то же время. Следовательно, остальные два человека в этот момент могут выполнять другую работу. Это наглядно показывает, что использование экзоскелетов помогает высвобождать человеческие ресурсы, повышать эффективность и производительность работников. Снижение количества травм на производстве. Неожиданная судорога, усталость — все это может привести к тому, что работник уронит тяжелый предмет и получит травму. Экзоскелет помогает избежать подобных ситуаций. Снижение риска возникновения профессиональных заболеваний. Из-за постоянных физических нагрузок на производстве в том числе переноса тяжелых предметов, постоянной работы с поднятыми руками и т.
Благодаря экзоскелету уровень нагрузки на тело человека при выполнении указанных манипуляций значительно снижается, что позволяет свести к минимуму вероятность возникновения профессиональных заболеваний. Немного статистики «Несмотря на стремительную автоматизацию производства, ручной труд в промышленности все еще играет огромную роль. Согласно данным Росстата, сейчас в России на тяжелых физических операциях задействовано около 5 миллионов человек. При этом вредные или опасные условия труда наносят колоссальный ущерб как здоровью людей, так и бизнесу: по данным ВНИИ Труда, только в 2018 году компании выплатили сотрудникам в качестве компенсации более 116 миллиардов рублей. Вместе с издержками из-за потерь рабочего времени, выплат по страховым случаям и досрочным пенсиям годовой ущерб экономике достиг 1,67 триллионов рублей». Все приведенные выше факты подтверждают важность данных устройств на современных предприятиях. Становится понятно, что давно назрела необходимость их повсеместного ввода в эксплуатацию на производствах для облегчения тяжелого труда людей, уменьшения количества травм и повышения эффективности работы как всего производства, так и отдельных сотрудников. Виды экзоскелетов Если говорить о видах промышленных экзоскелетов, то лучшим вариантом является их классификация по принципу работы. Исходя из нее, можно выделить: Экзоскелеты с автономным источником питания, или активные.
Это механизмы, использующие электрический кабель подключения для запуска датчиков и активаторов. Статические экзоскелеты. Это механизмы, которые имеют статичный каркас, к которому подключено основное устройство, которое использует человек, и кабели питания. Такие экзоскелеты используются в медицине для восстановления опорно-двигательного аппарата. Динамические экзоскелеты. Механизм действует по принципу автономного экзоскелета, с тем отличием, что его энергоснабжение организовано через кабель, который крепится на стационарной раме или рельсе, это территориально ограничивает область его применения в то время, когда он подключен к питанию. Когда экзоскелет полностью заряжен, область его применения ничем не огранивается. Пассивные экзоскелеты. Они не имеют электрического источника питания.
Кроме того, во время экспериментов инженерам никак не удавалось совладать с неконтролируемыми движениями экзоскелета, поэтому они так и не решились облачать в него человека, и в конце концов проект пришлось закрыть. Источник: Wikipedia Позднее было еще несколько разработок, но свое бурное развитие экзоскелеты получили только в начале 21 века. Одним из первых реальных применений подобных устройств стала реабилитация ходьбы у пациентов с инсультом и травмами спинного мозга. Ранним примером стал экзоскелет компании Lokomat. Устройство было создано в 2001 году и до сих пор используется в больницах и реабилитационных центрах по всему миру.
Источник: Аппарат для реабилитации Lokomat. YouTube канал: Motion Project Foundation Параллельно велась разработка нескольких моделей для промышленного использования. Первые такие пассивные системы без приводов были представлены в 2014 году. Сегодня разработкой экзокостюмов занимаются несколько исследовательских лабораторий по всему миру, а их применение охватывает множество сфер: медицины, армии, спорта, судостроения и т. Типы экзоскелетов по принципу действия Активные Активный экзоскелет — это механизм, который оснащен дополнительным источником энергии.
Одним из успешных примеров активного экзоскелета является ReWalk. Бионический экзоскелет позволяет людям с параплегией стоять, ходить и подниматься по лестнице без посторонней помощи. Система весит около 23,3 кг и работает от аккумулятора, который находится в рюкзаке. Модель управляется при помощи дистанционного пульта, который надевается на запястье и распознает движения пользователя с помощью датчиков. Источник: YouTube канал: ReWalk Robotics Пассивные Пассивные модели работают преимущественно за счет использования рычагов и противовеса и не предполагают наличие приводов.
Они просто перераспределяют нагрузку на разные части тела и работают без всякой электроники. Экзокостюмы В попытке еще больше уменьшить ограничения, которые могут быть вызваны размером, весом и большой жесткостью устройства, в последние пару лет появилась концепция экзокостюмов. Эти легкие роботизированные механизмы изготавливаются в основном из текстиля и могут носиться как одежда. Они обеспечивают поддержку с помощью приводных тросов, встроенных в текстиль, или легких пневматических приводов, расположенных на суставах. Как выглядит экзоскелет?
Активный экзоскелет представляет собой подвижный каркас из углепластика или других прочных, но легких материалов, который приводится в движение сервоприводами с помощью пневматики или гидравлики. В наиболее подвижных частях конструкции устанавливаются резистивные ЭМГ-датчики или датчики мышечной активности. Источник: YouTube канал: ReaMed - Progress To Medicine Когда пилот костюма сгибает какой-либо сустав, датчики считывают телеметрические данные и передают их в виде электрического сигнала на микроконтроллер. На основе анализа этих данных компьютер формирует сигнал управления и мгновенно приводит в действие силовые поршни сервоприводов. Где применяются экзоскелеты уже сейчас Для реабилитации Разработки нейробиологов для реабилитационной медицины позволили сделать огромный шаг в области производства экзоскелетов для людей с ограниченными возможностями.