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). С помощью российского экзоскелета можно свободно ходить по дому и даже гулять с собакой в парке. 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. 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.
Экзоскелет для рабочих от Ростеха
Реабилитация приводит к повышению толерантности к физическим нагрузкам, увеличению силы мышц, повышению устойчивости при ходьбе, уменьшению спастичности, нормализации артериального давления, улучшению функций желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Положительные изменения отмечаются в психологическом статусе пациентов, в частности, уменьшении степени выраженности депрессии.
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. При столкновении с препятствием экзоскелет компенсирует удар не перенося его на владельца. Экзоскелет при переломе нижней челюсти[ править править код ] Экзоскелет нижней челюсти. Данное устройство [15] впервые предоставляет пациенту не только двигательную активность нижней челюсти, но и компенсирует патологические силы, возникающие вследствие использования аппарата внешней фиксации отломков костей [16] [17]. Экзоскелет нижней челюсти на YouTube Экзоскелеты для МЧС[ править править код ] Модификации экзоскелетов, а также отдельные их модели, могут оказывать значительную помощь спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. При этом экзоскелет может защитить спасателя от падения обломков. Проблема с источниками энергии[ править править код ] В наше время большой преградой для начала постройки полноценных экзоскелетов является отсутствие подходящих источников энергии, которые могли бы в течение длительного времени позволить машине работать автономно. Погрузчик-экзоскелет[ править править код ] В 1960-е гг. Рабочие примеры экзоскелетов были построены, но широкое применение таких моделей пока невозможно.
По заявлениям прессы, машина удачно спроектирована но, из-за отсутствия аккумуляторов достаточной ёмкости, демонстрацию пришлось проводить в режиме работы от сети ролик с демонстрацией есть на YouTube [19]. Курск и компанией «Экзомед» [20] Курск. Промышленный экзоскелет нижних конечностей AE предназначен для подъема, переноса и удержания грузов, а также для выполнения работ, связанных с длительным нахождением в статичном состоянии, применяется для профилактики травматизма на производстве и способствует повышению производственной эффективности [21] [22].
Оснащен системой стабилизации и поддержки голеностопного сустава. Регулирует угол сгибания тазобедренного и коленного суставов, выбирая наиболее оптимальный. Вес - 21,4 кг.
Рассчитан на пациентов с массой тела до 100 кг, ростом о 1 м 60 см до 1 м 90 см и шириной бедер до 42 см. Цена - от 7,5 млн. ReWalk Один самых совершенных и продвинутых экзоскелетов. Производится израильской компанией ReWalk Robitics. В настоящее время выпускается уже шестая модель экзоскелета этой компании - ReWalk Personal 6. Экзоскелеты ReWalk предназначены для реабилитации и использования в повседневной жизни.
Оборудован рамой поддержки таза и голеностопными каркасами, имеет сенсоры наклона, оснащен интеллектуальной системой управления и наручным коммуникатором, с помощью которого и осуществляется управление экзоскелетом. Вес экзоскелета ReWalk - 25 кг. Рассчитан на пациентов с массой тела до 80 кг. Батарея может работать без подзарядки 3 часа, время ее зарядки - 5-8 часов. Цена - от 3,5 млн. Обе модификации применяются для реабилитации и восстановления пациентов с поражениями спинного мозга, опорно-двигательной системы, нейромышечными заболеваниями.
HAL 3 предназначен для восстановления двигательной функции нижних конечностей, HAL 5 - верхних и нижних конечностей и торса. Отличительной особенностью экзоскелетов HAL является наличие обратной связи между устройством и телом человека. Сервоприводы экзоскелета HAL приводятся в движение импульсами, получаемыми с мышц человека. Эти импульсы улавливаются специальными датчиками, закрепленными на коже пациента. Импульсы с мышц считываются датчиками и направляются в процессор, который оценивает уровень нагрузок и приводит в движение необходимые сервоприводы экзоскелета. Таким образом, головной мозг заново обучается управлению мышцами торса, рук и ног.
Конструкция обеих модификаций экзоскелата HAL разборная и позволяет использовать их как для одной, так и для обеих конечностей. Вес модели HAL 3 - 10 кг. HAL 5 весит 12 кг. Обе они рассчитаны на пациентов с массой тела до 80 кг. Система питания обеспечивает непрерывную работу устройства на срок от 1 до 1,5 часов. Цена экзоскелетов HAL производителем не указывается, так как они не поступают в продажу, а сдаются в аренду лечебным учреждениям сроком на 5 лет.
Устройство подстраивается под скорость, высоту и ширину шага каждого человека. ExoAtlet I полностью повторяет естественную походку человека. Он рассчитан на автоматическую ходьбу: система управления построена на сигналах силомоментных датчиков и электромиограммы. Но это не значит, что пациент не участвует в процессе.
Чтобы заново научиться держать равновесие и начать ходить, пусть и небыстро, нужно от одного до нескольких дней. Сроки зависят от уровня физической подготовки. С третьего — пятого дня тренировок пациенты сами могут надеть аппарат. Первые занятия надо проводить в клинике.
Во-первых, перед обучением врач проводит диагностику организма. Во-вторых, здесь экзоскелет подгоняют под человека: регулируют параметры устройства в зависимости от ширины таза и длины ног. Чтобы закрепить навыки, придётся пройти не один километр под контролем врачей. ExoAtlet I для клиник отслеживает успехи пациента и корректирует программу.
После обучения пациент может перейти к реабилитации на дому. 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.
В России начинается выпуск дешевых промышленных экзоскелетов
История создания экзоскелетов Первый механизм экзоскелета был спроектирован российским изобретателем-самоучкой Николаем Фердинандовичем Ягном еще в 1889 году. Аппарат, получивший название «эластипед», представлял собой систему пружин и поршней, которая крепилась к человеку с помощью эластичных ремней. По задумке Ягна, при сгибании конечностей во время ходьбы пружины должны были аккумулировать энергию и придавать телу дополнительный импульс. Источник: Wikipedia Однако из-за технических ограничений того времени, а также недостатка опыта проект Ягна так и остался на чертежах, а сам ученый довольно быстро переключил свое внимание на разработку изобретений в сфере воздухоплавания и подводных аппаратов.
Первый прототип экзоскелета, который был воплощен «в железе», создали только в 1960-е годы. Механизм мог поднимать груз весом 110 кг при усилии всего 4,5 кг, однако был непрактичным из-за своей значительной массы в 680 кг. 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.
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.
А вот для сотрудников МЧС костюм будет хорошим подспорьем. Например, та же тяжелая техника не может проехать в разрушенное здание, пока спасатели не разберут завалы. Кроме того, костюм сам по себе будет служить защитой от падающих обломков или, допустим, высокой температуры, если сделать его огнеупорным. В МЧС знают о нашей разработке — они предлагали протестировать экзоскелет на испытательном полигоне. NEWS — Сколько человек сейчас входит в команду разработчиков? Кто и чем занимается? Наша команда состоит из шести человек: каждый выполняет свою роль. Есть исполнители, генераторы идей и люди, которые эти идеи описывают и публикуют.
Это активный экзо-костюм, который позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности.
Также подобные модели применяются в реабилитационной медицине, поскольку позволяют человеку компенсировать утраченные двигательные функции. Что же касается промышленности, то здесь активные экзоскелеты помогают значительно увеличить силу человека, что, безусловно, важно при поднятии и переносе тяжелых грузов. Стоимость активных экзоскелетов высока: в среднем цена подобных устройств может доходить до 10-15 млн. Поэтому не каждое предприятие способно их приобрести, и на большинстве производств сегодня можно встретить наиболее распространенные и доступные по цене пассивные экзоскелеты Источник фотографии: spectrum. Пассивный экзоскелет — это внешнее механическое устройство без активных частей, сервоприводов, пневматики гидравлики или электрики, которое служит для перераспределения нагрузки, поддержки мышц и защиты опорно-двигательного аппарата человека. Это легкая конструкция, которая может применяться на всех видах производств, расширяя физические возможности оператора и защищая его от травм спины. Устройства этой торговой марки учитывают антропометрические и биомеханические данные человека и позволяют разгружать мышцы спины, рук и ног работника, снижать вероятность травм и развития профессиональных заболеваний. Все модели прошли испытания в российских компаниях из списка ТОП-30. Сегодня пассивные экзоскелеты EXORISE используются на более чем 50 предприятиях разных отраслей промышленности: металлургия, нефтегазовая отрасль, машиностроение, строительство, МЧС, складское хозяйство, погрузочно-разгрузочные работы и др.
В линейке представлены мужская и женская модели. Применение: металлургия, машиностроение, нефтегазовая отрасль, строительство, МЧС. Экзоскелет X-RISE Устройство, предназначенное для верхней части тела, поднимает и поддерживает руки работника, снимая нагрузку с плеч и перенося вес на бедра. Применение: машиностроение, конвейерное и сборочное производство, ремонтные работы, складское и жилищно-коммунальное хозяйства. Снимает нагрузку с опорно-двигательного аппарата, перераспределяя вес через конструкцию экзоскелета ног. Применение: металлургия, нефтегазовый комплекс, машиностроение, судостроение, ремонтные работы. Факты «На замену электродвигателя весом 36 кг у обладателя экзоскелета в процессе испытаний уходит 5 мин 18 с. Три работника без экзоскелетов справляются с этой задачей ненамного быстрее — за 4 минуты 48 секунд». Как правильно подобрать экзоскелет?
Как же правильно выбрать подходящую модель экзоскелета? Необходимо определить, какую основную задачу должен взять на себя экзоскелет, а также какие группы мышц работника он должен усилить. Чтобы правильно выбрать экзоскелет, нужно воспользоваться помощью специалиста. Как правильно надеть пассивный экзоскелет? Чтобы экзоскелет максимально защитил от травм, его необходимо правильно собрать и надеть. Узнать, как сделать это без ошибок, можно из представленных видео. Экзоскелет — устройство, которое раньше считалось чем-то из области фантастики.
По способу ношения экзоскелеты можно разделить на четыре категории: для спины, для ног, для коленного сустава и для рук. Каждый из типов экзоскелета может использоваться самостоятельно или быть частью большой конструкции, состоящей из нескольких элементов. Распространенный пример — пассивный экзоскелет для спины и рук.
Такой, например, используют видеооператоры для продолжительной съемки. Источник: tilta. Любые поддерживающие и силовые экзоскелеты могут быть использованы на разных участках производственных предприятий, для различных операций. Экзоскелеты для строительства Зачастую рабочие на строительных площадках вынуждены часами работать с тяжелым инструментом в неудобном положении. Например, держать над головой болгарку или перфоратор. Чтобы снизить риск получения травмы и облегчить выполнения задачи, экзоскелеты для рук и спины являются незаменимым решением. Экзоскелеты для бега и ходьбы Экзоскелет для бега ходьбы — это вспомогательное устройство, которое изменяет динамику конечностей и суставов пользователя для уменьшения усталости во время естественной ходьбы и бега. Следует отметить, что экзоскелет для бега — это именно вспомогательное устройство, что отличает его от медицинских экзоскелетов, которые помогают восстановлению двигательных функций и координации после травм и заболеваний. Может применяться почтальонами, курьерами, военными.
Экзоскелет: что это такое и где их используют
| 6 применений экзоскелетов сегодня и в ближайшем будущем | Все новости по ключевому слову "экзоскелет" на сайте «Городские вести» (всего 22 публикаций). |
| Экзоскелет в Москве: индивидуальный подбор |Юсуповская больница | Одним из примеров является экзоскелет – устройство, которое используется для осуществления человеком утраченных функций или для сокращения физических усилий для их производства. |
| Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации | 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: от фантастики к реальности
Устройство позволяло быстрее бегать, выше прыгать и меньше уставать. В «экзоскелете» Ягина не было активных усилителей, а для увеличения тяги применялся газ. Кстати, его современным аналогом можно назвать так называемые «джамперы». Спустя примерно 70 лет появился первый экзоскелет в его нынешнем понимании. Конструкцию разработали совместными усилиями компания General Electric и американские военные. Модель Hardiman не отличалась изящным внешним видом: это был массивный и тяжелый механизм, способный поднимать огромный вес. Технические сложности не позволили развить проект, который был закрыт еще до испытаний с участием человека: отдельные компоненты работали, а вот в виде собранного экзоскелета он представлял угрозу для испытателя. Идея создания подобных устройств продолжала будоражить умы ученых и инженеров, но долгое время ничего путного и практичного они выпустить не могли. Наиболее интересные экземпляры до последнего времени можно было наблюдать лишь в фантастических фильмах. В первую часть нашего топа экзоскелетов и экзокостюмов включены именно они. Фантастика, да и только 1.
Caterpillar P-5000 Power Loader из фильма «Чужие» 1986 года. Он задумывался как механизм с четырьмя конечностями, однако после выхода картины «Звездные войны: Эпизод 5 — Империя наносит ответный удар» Джеймс Кэмерон посчитал его слишком похожим на шагающих AT-AT. Mitsubishi MK-6 Amplified Mobility Platform P-5000 — эдакий работяга, способный увеличивать силу человека в тысячи раз и поднимать груз до четырех тонн. В качестве источника питания применялась водородная батарея, имелось три двигателя для приведения в действие подъемника и нижних конечностей. Даже сегодня такой механизм, придуманный десятилетия назад, в случае его появления стал бы отличным помощником человеку на предприятиях. Да и конструкция его, как и возможности, не выглядит столь уж фантастической. Кстати, помимо P-5000, в «Чужих» во всей франшизе есть еще один пример экзоскелета — это, собственно, сами ксеноморфы на некоторых стадиях своей жизни. Устройства впервые встречаются в фильме «Матрица: Перезагрузка», в действии же их можно наблюдать в «Революции»: обе картины вышли в 2003 году весной и осенью соответственно. Согласно истории вымышленного мира, всего было выпущено 120 тыс. В отличие от P-5000, APU являлись боевыми единицами с двумя 30-мм скорострельными пулеметами — по одному на каждой верхней конечности.
К слабым сторонам механизмов можно отнести отсутствие защищенного кокпита и необходимость перезаряжать орудия вручную с участием людей. В первом случае решение продиктовано желанием дизайнеров показать персонажей фильма, а не скрывать их за стеклом и металлом. Хотя и сами механизмы не отличались крепостью, так как должны были обладать высокой маневренностью.
Экзоскелет совершенно спокойно надевается как на форму, так и на бронежилет с разгрузкой. Подгоняется по росту один раз и больше не требует обслуживания и настройки. Не засоряется, не промокает, прощает ошибки», — прокомментировал Сергей Смаглюк в разговоре с журналистами РИА Новости.
Вес изделия составляет 7 килограммов. Изготовлен из легких металлов и карбона. Надевается буквально за полторы минуты, отмечает разработчик. Позволяет переносить до 70 килограммов полезной нагрузки и оснащен специальной системой быстрого сброса груза. Дернул за шнурок на правом плече — груз на земле и можно быстро укрыться на местности. В рамках госпрограммы вооружений до 2027 года российские военные получат несколько сотен комплектов экзоскелета ЭО-01.
Рассматривается перспектива оснащения и других ведомств, в том числе и разработка гражданской версии, которая сможет упростить задачи по переноске тяжелых грузов, например, на складах.
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. Активно об устройстве писали примерно пять лет назад, а в начале 2015 года появились данные о том, что Raytheon продала технологию и наработки американскому стартапу Sarcos.
Последняя назвала себя лидером в робототехнике, разместив на сайте видео с демонстрацией возможностей XOS. Вероятно, Sarcos не станет концентрировать свою деятельность на военных задачах, а отдаст предпочтение гражданскому сегменту. Модель XOS 2 представляет собой один из наиболее мощных экзоскелетов оператор способен поднять груз в 90 кг несколько сот раз практически не утомляясь , однако это вылилось в его ключевой недостаток — необходимость проводного подключения к источнику питания. С помощью костюма можно не только поднимать действительно тяжелый груз, но и переносить его.
Правда, недалеко — кабель-то короткий. Самым доступным среди упоминаемых устройств оказался проект, представленный группой инженеров в конце 2014 года. Он не предназначен для медицинских целей или применения военными, а скорее понравится пешим туристам. Это полностью механическая конструкция, которая задействует пружину, чтобы снизить нагрузку на икроножные мышцы и ахилловы сухожилия.
Используя устройство, человек затрачивает меньше энергии на передвижение и, как следствие, может пройти больше.
Эти устройства, обычно с электрическими сервоприводами также возможно применение пневматики и гидравлики , многократно увеличивают прилагаемую силу воздействия оператора на объекты и его выносливость, так как прилагаемые для управления экзоскелетом усилия минимальны. Контроллеры экзоскелета могут программироваться макросами задач — последовательными сочетаниями движений, разными для разных целей. При изменении нагрузки или положения в роботизированной системе возникает ответная реакция, учитывающая поднимаемый вес и углы наклона, для поддержки оператора.
При этом автоматическая система следит, чтобы суставы экзоскелета поворачивались под нужным углом, а недопустимые углы обычно ограничены еще и механически, самой конструкцией. Пассивные Пассивные экзоскелеты — это устройства, которые не требуют источника энергии для функционирования. Принцип их действия основан на базовых законах механики: за счет применения противовесов и рычагов, пассивный экзоскелет перераспределяет нагрузку на части тела. Фото: Media.
Оба типа устройств состоят из рамы, которая накапливает упругую энергию при наклоне вперед, которая затем помогает человеку продлить рабочее положение с наклоном вперед или снова выпрямить тело при поднятии предмета. Рама BNDR покрывает туловище и таз и поддерживается верхней частью ног и грудью. Рама PLAD поддерживает распределение нагрузки между позвоночником, плечами, тазом и ступнями. По способу ношения экзоскелеты можно разделить на четыре категории: для спины, для ног, для коленного сустава и для рук.
Каждый из типов экзоскелета может использоваться самостоятельно или быть частью большой конструкции, состоящей из нескольких элементов.
Как стать ближе к роботу: представлен экзоскелет Dnsys X1
Приборов и всевозможных устройств для облегчения повседневной жизни человечество на данный момент придумало немало. Но хватает ли нам этого? И да и нет. Потому что, как только мы разобрались с необходимостью тратить чрезмерно много времени на бытовые и монотонные задачи, мы хотели добиться большего в рамках человеческого организма — бегать дальше, быть сильнее и выносливее, чем самый тренированный человек на планете. Претворению этих мечтаний и планов в жизнь сейчас посвящена целая отрасль разработки экзоскелетов...
Кажется, костюм Железного человека, который еще в XX веке оставался лишь смелой мечтой и фантазией авторов комиксов, наконец превратился в смелую реальность. Хотя диапазон возможного применения экзоскелетов довольно широк, конечно, по старой доброй традиции новые технологии создаются с уклоном на их использование в военной сфере. Солдаты будущего, оснащенные мощными костюмами, смогут поднимать тяжелые орудия без дополнительной помощи и вытаскивать раненых солдат с поля боя. При этом экзоскелет выглядит как костюм в броне — невосприимчивым к огню, яду, газам и пулям.
И все это — без потери маневренности и без осложнения передвижения все же носить на себе специальный костюм должно быть нелегко, привет доспехам! Впрочем, чтобы существующие сейчас экзоскелеты дошли до такого идеально сбалансированного состояния, на разработку должно быть потрачено еще немало лет и не меньше бюджета. Но военный экзоскелет — это не единственный возможный экзоскелет. Также сейчас есть экзоскелеты для инвалидов, грузчиков, экзоскелет для определенных частей тела, например для ног.
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.
Если это сделать один раз в течение минуты, то никаких проблем. Но когда это восьмичасовая смена и десяток выпущенных тракторов, то на эту проблематику мы смотрим уже по-другому» Георгий Семененко, Генеральный директор ГК «Кировский завод» «Во-первых, забота о работниках завода, снижение физического воздействия на человека ввиду тяжелых условий труда, а также снижение уровня заболеваний опорно-двигательного аппарата, ведут к росту производительности труда. Во-вторых, производство, идущее в ногу со временем, равно как и применение новизны в операционной деятельности, делают нас конкурентоспособными на рынке. В эпоху развития Индустрии 4. Я пробовал брать с самого поля тяжелое колесо — намного легче.
За полчаса к нему привыкаешь и уже не чувствуешь его на себе. Буду носить!
Современные модели способны увеличить силу в несколько раз или дарить радость движения почти парализованному человеку. Они применяются во многих сферах на производстве, в медицине и в военной сфере. Но обо всем по порядку. История создания экзоскелетов Первый механизм экзоскелета был спроектирован российским изобретателем-самоучкой Николаем Фердинандовичем Ягном еще в 1889 году. Аппарат, получивший название «эластипед», представлял собой систему пружин и поршней, которая крепилась к человеку с помощью эластичных ремней. По задумке Ягна, при сгибании конечностей во время ходьбы пружины должны были аккумулировать энергию и придавать телу дополнительный импульс. Источник: Wikipedia Однако из-за технических ограничений того времени, а также недостатка опыта проект Ягна так и остался на чертежах, а сам ученый довольно быстро переключил свое внимание на разработку изобретений в сфере воздухоплавания и подводных аппаратов.
Первый прототип экзоскелета, который был воплощен «в железе», создали только в 1960-е годы. Механизм мог поднимать груз весом 110 кг при усилии всего 4,5 кг, однако был непрактичным из-за своей значительной массы в 680 кг. 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.
Источник: ExoMed Одним из ярких примеров промышленных моделей является экзоскелет Enforcer от российской компании ExoMed. Его модульная конструкция включает в себя гравитационные компенсаторы и модуль подъема груза с электроприводом. Существуют также отдельные виды моделей для помощи спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. В первую очередь такие устройства призваны защищать спасателей от падения обломков. Для строительства Многие ведущие строительные компании мира уже сегодня внедряют экзоскелеты на свои производства. Например, южнокорейская судостроительная компания «Daewoo Shipbuilding» оснастила работников своей судоверфи силовыми экзоскелетами.
Устройство работает в тандеме с рабочим и используется, как усилитель его возможностей при погрузочно-разгрузочных работах. Вес модели около 28 кг. Экзоскелет имеет встроенную батарею, запаса которой хватает примерно на 3 часа для непрерывного поднятия грузов весом до 30 кг. Для армии Источник: YouTube канал FactBox В военной сфере роботизированные носимые комплексы необходимы для повышения мобильности тактических групп и пеших подразделений. С экзоскелетом боец практически не испытывает усталости и не теряет маневренности на поле боя. Помимо своего основного предназначения, экзоскелет в составе амуниции бойца может выполнять функции электрогенератора или каркаса для крепления модулей бронезащиты.
В настоящее время российские предприятия работают над прототипами устройств активного и пассивного типов, а некоторые из них уже стоят на вооружении. Например, пассивные модели, предназначенные для решения малоподвижных задач, успешно используются военнослужащими инженерных войск. Для ходьбы и бега Ходьба и бег требуют особого подхода в создании экзоскелетов. Нагрузка на мышцы и суставы может отличаться в зависимости от интенсивности и скорости движения человека, поэтому здесь нужна полностью автономная система. Модели, облегчающие ходьбу, могут стать хорошим подспорьем для людей, которые много времени проводят на ногах: почтальонов, курьеров, работников торговли. Первый активный экзоскелет для бега был разработан в Гарварде в 2019 году.
Экзоскелет состоит из нескольких отдельных элементов, которые крепятся на бедрах, спине и талии. Источник: YouTube канал Wyss Institute В задней части костюма располагается электромотор с тросовыми приводами. Встроенный микроконтроллер отслеживает движения человека на основе колебаний потенциальной энергии, поступающих от встроенных датчиков и автоматически переключает режимы между двумя типами движения: бег или ходьба. Когда человек делает шаг, трос автоматически натягивается с помощью электромотора и облегчает работу мышц. Существуют и более легкие пассивные системы. Инженеры из университета Вандербильта разработали компактный экзоскелет для лодыжки, который можно легко спрятать под штаниной.
Устройство не требует источника энергии и основано на механическом принципе.
Железные мышцы: уникальный медицинский экзоскелет создали в России / РЕН Новости
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. В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений. Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки.
Что такое экзоскелет
| Экзоскелет: от фантастики к реальности | Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца. |
| Экзоскелет купить | Промышленный экзоскелет для грузчиков, цена в России | По сути, усиливающие экзоскелеты — это аналог DLC в компьютерных играх, дополнение к базовой версии игры. |
| На ИННОПРОМ показали российский экзоскелет, который поставит инвалидов на ноги - Новости | Одним из примеров является экзоскелет – устройство, которое используется для осуществления человеком утраченных функций или для сокращения физических усилий для их производства. |
| Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего? | Уже в этом году в российские вооруженные силы начнет поступать первый серийный экзоскелет ЭО-01.02 производства компании «ГБ Инжиниринг». |
| Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации » ГТРК Волгоград-ТРВ | Экзоскелет — конструкция с приводами — дает возможность человеку вместо 20 килограмм легко поднять все 40. |
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
Применение экзоскелета позволяет снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат в среднем на 50%, перенося вес груза через внешний каркас в опорную площадку стопы экзоскелета. службой Ростеха. «По предварительным расчетам, наши экзоскелеты будут стоить как минимум втрое дешевле, чем существующие на рынке аналоги», — сказал руководитель исследовательской группы и магистерской программы «Роботизированные беспилотные системы и эргономика». Участник ПК 11 «Промышленные экзоскелеты» Технического Комитета 320 «Средства Индивидуальной Защиты» стандарта. Собственная производственная база в Курске, сертифицированная по ISO 9001, OHSAS 18001. Новости компании.
Экзоскелеты на службе у человека
Военнослужащий, экипированный нашим скелетом, может без дополнительных усилий садиться, бегать, ложиться, перекатываться в укрытие и так далее», — сказал Скоков. Его задачи — медленное передвижение, вызов огня на себя и защита других спецназовцев. Вес такого щита может достигать до 45 кг, экзоскелет «Щитовик» позволяет снизить эту нагрузку», — пояснил смысл разработки Скоков. По словам замглавы РТ-ДП РК, российской армии необходимы три типа экзоскелетов: маршевый — для быстрого передвижения во время выполнения боевого задания, инженерный — для решения малоподвижных задач, например свойственных сапёрам, и грузовой — для проведения такелажных работ. Изделия сильно отличаются по характеристикам друг от друга, но, как утверждают специалисты, в перспективе позволят заметно повысить физические возможности военнослужащих и с большой вероятностью станут элементом экипировки нового поколения. Он уже опробован в реальных боевых условиях и подтвердил свою эффективность. Экзоскелет увеличивает физические возможности бойца, обеспечивает защиту суставов, позвоночника и может подгоняться по росту и комплектности под конкретного военнослужащего», — сообщается на сайте «Ростеха». Этот тип экзоскелета представляет собой рычажно-шарнирное механическое устройство, повторяющее суставы человека. Оно позволяет разгрузить опорно-двигательный аппарат военнослужащего при переноске вооружения, боеприпасов, рюкзаков и различного снаряжения. Такое изделие может быть незаменимым помощником при длительных маршах и штурмовых операциях.
Как заявил тогда RT на полях выставки главный конструктор подмосковного предприятия по системе жизнеобеспечения боевой экипировки военнослужащих Олег Фаустов, продемонстрированная разработка даёт возможность переносить дополнительную нагрузку до 50 кг. Если военнослужащему приходится проводить целый день на ногах, то ему, конечно, он понадобится. Например, он однозначно пригодится сапёрам, вес защитного костюма которых достигает порой 80 кг», — пояснил Фаустов. Также по теме «Оружие современного боя»: какие новинки представлены на международном форуме «Армия-2020» В парке «Патриот» в подмосковной Кубинке открылся международный военно-технический форум «Армия-2020».
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. За последнее десятилетие было разработано несколько видов медицинских устройств, предназначенных для восстановления утраченных функций конечностей после травм и ускоренной реабилитации пациентов после операций. Источник: Wikipedia В России одна из самых известных компаний, работающих в этом направлении, — ЭкзоАтлет.
Разработка компании предназначена для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижней части тела. Устройство крепится к телу человека и формирует естественный паттерн ходьбы, позволяя снизить нагрузку на травмированные конечности. Спустя время мозг пациента формирует определенную модель движения и начинает воспроизводить ее уже самостоятельно. Механизмы для поднятия тяжестей также могут быть пассивными и активными. Пассивные механизмы обеспечивают плавность движений и снимают нагрузку с опорно-двигательного аппарата рабочих, а активные, за счет приводящих моторов, могут увеличивать силу оператора до 20 раз, то есть берут на себя большую часть физических нагрузок. В обоих случаях эти устройства являются своего рода «броней» для укрепления скелета и мышц человека.
Для промышленности и ЧС Промышленные экзоскелеты позволяют увеличить время непрерывного выполнения операций за счет снятия основной нагрузки с определенной группы мышц. Это, в свою очередь, позволяет ускорить все логистические процессы, а также повысить общую безопасность на производстве. Промышленные устройства бывают разных видов и могут усиливать разные группы мышц. Одни модели призваны помочь работникам, которые проводят много времени с высокоподнятыми руками, другие — помогают нивелировать вес используемых инструментов, третьи — поддерживают мышцы спины в трудных положениях. Источник: ExoMed Одним из ярких примеров промышленных моделей является экзоскелет Enforcer от российской компании ExoMed. Его модульная конструкция включает в себя гравитационные компенсаторы и модуль подъема груза с электроприводом.
Существуют также отдельные виды моделей для помощи спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. В первую очередь такие устройства призваны защищать спасателей от падения обломков. Для строительства Многие ведущие строительные компании мира уже сегодня внедряют экзоскелеты на свои производства. Например, южнокорейская судостроительная компания «Daewoo Shipbuilding» оснастила работников своей судоверфи силовыми экзоскелетами. Устройство работает в тандеме с рабочим и используется, как усилитель его возможностей при погрузочно-разгрузочных работах.
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. Отец - бывший полицейский, чернобылец. С отца интерес шел. Стремился, родственники говорили: не твое, не устроишься. Добился своего. Также добьюсь результата - рука будет работать, обязательно вернусь в строй, - говорит Юнус. С Юнусом уже поработали хирурги, проведено две операции. Один осколок остается в руке, но он подвижности не мешает. А вот другим - поражены мышцы и нервы плечевого сплетения.
Еще одна компания Aura Innovative Robotics из Мадридского политехнического университета, в свою очередь, стремится помочь в реабилитации пациентов с травмами плеч. Экзоскелет Orte сможет оценивать степень серьезности травмы и содействовать в выполнении реабилитационных упражнений за счет сенсоров движения и силы. Российская компания «ЭкзоАтлет», которая занимается разработкой и производством медицинских экзоскелетов для реабилитации, в июне 2016 года получила регистрационное удостоверение Росздрава на свою продукцию. Компания продает свои экзоскелеты, а также проводит клинические исследования в Национальном хирургическом медицинском центре НМХЦ им. Спорт Помимо прочего, экзоскелеты используются в спорте. В рамках Cybatholon, первого чемпионата для спортсменов с ограниченными возможностями, который прошел в Швейцарии 8 октября 2016 года с участием и российской команды, прошла гонка с использованием экзоскелетов. Помимо этого, экзоскелеты могут использоваться в экстремальных видах спорта, в частности, в горнолыжном спорте и сноубординге. Эти виды спорта известны тем, что дают очень большую нагрузку на колени, и многие компании работают над тем, чтобы снизить нагрузку на суставы с помощью технологии экзоскелетов. Roam Robotics - компания, которая разработала костюм, позволяющий смягчить нагрузку на суставы и облегчить движения по откосам. В настоящий момент этот костюм можно брать в аренду, но он пока недоступен для продажи. Дистанционное управление В 2014 году на выставке в Германии было представлено еще одно важное применение экзоскелетов. Лаборатория ESA продемонстрировала экзоскелет, позволяющий дистанционно управлять роботом. Вес экзоскелета — всего 10 кг, при этом он имеет возможность управлять роботом на расстоянии 400 км. Робот полностью повторяет движения человека, который надел экзоскелет. Сигналы посылаются с помощью обычной сети мобильной связи. По мнению разработчиков, эта технология имеет огромный потенциал, так как позволит проникать в те места, куда человеку проникнуть невозможно — как, например, для ликвидации последствий аварии на атомном реактора.
Экзоскелеты на службе у человека
Испытания прототипа на производственных объектах «Воркутауголь» показали, что экзоскелет принимает на себя до 90 % веса грузов массой до 60 кг. Экзоскелет управляется с помощью смартфона, он же пульт-зарядное устройство из двух батарей. 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. это набор металлических шарниров, соединенных подшипниками между собой. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть.
Экзоскелеты: быстрее, выше, сильнее
| Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации » ГТРК Волгоград-ТРВ | Экзоскелеты подарили возможность двигаться тысячам пациентов. Сегодня среди них ветераны СВО, которые теперь сами участвуют в разработке конструкции. |
| "Мам, наконец-то я вылечился!" Как волгоградские ученые дарят пациентам "новые" руки | Студент факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО Алексей Ледюков создал экзоскелет, который в перспективе сможет поднимать до 80 килограммов. |
| Под экипировкой: как новейшие экзоскелеты могут изменить облик российской армии — РТ на русском | С помощью российского экзоскелета можно свободно ходить по дому и даже гулять с собакой в парке. |
| Про Экзоскелеты | Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. |