Технології
Як працює екзоскелет
Або про те, як ця технологія допоможе перетворити нас на суперлюдей
Якщо ви фанат всесвіту Marvel, то скоріш за все Тоні Старк зі своїм костюмом "Залізної людини", який неодноразово допомагав йому в боротьбі з поганими хлопцями, викликає у вас неабияке захоплення. Погодьтеся, було б чудово мати подібний у своєму розпорядженні. Він дозволяв би нам швидко долати величезні відстані, захищав тіло від різноманітних пошкоджень та наділяв би надлюдською суперсилою.

Звичайно, чекати на появу аналогічного костюму ще дуже і дуже довго. Проте полегшені його версії існують вже сьогодні, ми називаємо їх екзоскелетами. Вони роблять людей більш витривалими і сильними, захищають від професійних травм та навіть допомагають знову ходити паралізованим особам.

Що таке екзоскелети та які вони бувають?

Системи, що входять в поняття екзоскелет, є доволі різноманітними, постійно розвиваються та заново себе перевинаходять, тому доволі важко підібрати єдине визначення для цієї технології. В загальному:

Екзоскелети – це носимі пристрої, які працюють в тандемі з людиною. На противагу роботам вони не є автономними та керуються не на відстані, а під час взаємодії із людським тілом.
Розміщений на тілі користувача, екзоскелет діє як своєрідний підсилювач, що розширює, зміцнює або відновлює людські здібності. На відміну від протеза, він не замінює людські кінцівки або інші частини тіла.

Екзоскелети можуть бути виготовлені з жорстких матеріалів, на кшталт, металу чи карбону, або з м'яких та пружних частин.

Вони також можуть бути оснащені датчиками та приводами, або ж бути повністю пасивними.

Екзоскелети можуть покривати все тіло, його верхню чи нижню частину, або навіть лише окремий сегмент, наприклад певний суглоб. Тому вони можуть бути мобільними, зафіксованими чи підвішеними. Останні два види зазвичай використовують для медичної реабілітації, або ж для управління роботизованими системами на відстані.
Екзоскелет IronMan
Підсумовуючи, екзоскелети – це зовнішні носимі пристрої, що підсилюють фізичні людські можливості. Вони застосовують принципи робототехніки та біомеханіки, а не повністю автоматизують процеси виключаючи людину з робочого процесу, подібно до того як це роблять автономні системи.

Екзоскелети також інколи називають: робокостюмом – привіт Тоні Старку, екзокаркасом чи екзокостюмом, силовою курткою, носимою машиною тощо.

Найцікавіші моделі сьогодення та принцип їх роботи

Роботизований екзоскелет ReWalk
Екзоскелет ReWalk для нижньої частини тіла покликаний забезпечити рухливість стегон та колін, щоб люди з пошкодженим спинним мозком змогли стояти, повертатися, та ходити по прямій поверхні і по сходах.

ReWalk кріпиться до ніг за допомогою ортопедичних скоб, а вмонтовані в них мотори забезпечують згинання суглобів. Спеціальні сенсори на стопах фіксують момент перенесення ваги тіла, а датчики в його верхній частині допомагають користувачу екзоскелета контролювати рухи. Для того, щоб забезпечити рівновагу, використовують милиці. Сам пристрій оснащений батареєю та може працювати вісім годин поспіль.

Екзокостюм для Lowe's
Інженери з Політехнічного університету Віргінії разом з компанією Lowe's розробили екзоскелет який не використовує жодних електроприводів. Замість них в костюм на рівні спини та стегон вмонтовані "ресори" з вуглепластику. Коли людина нагинається за вантажем ці пружні пластини намагаються випрямитися назад, завдяки цьому значно полегшується підняття ваги. За словами розробників, конструкція вийшла напрочуд легкою та зовсім не обмежує рухів.

Екзоскелети MAX від suitX
Модульний гнучкий екзоскелет MAX (Modular Agile Exosceleton) розроблений спеціально для робітників – це дубляж опорно-рухового апарату людини, умовна копія кісток та сухожиль, що бере на себе частину ваги тіла чи інструментів та покликаний зменшувати втому власника. Він має три окремих модулі для ніг, спини та плечей, які можна використовувати як окремо так і разом.

MAX не має жодного мотору, проте оснащений мікроконтролерами. За їх допомогою система визначає тип навантаження та автоматично перемикається між активним та пасивним режимом

HULC від Lockheed Martin
Екзоскелет HULC розроблений спеціально для військових. Він працює за допомогою комп'ютеризованої електрогідравлічної системи, завдяки чому досягається повна синхронізація його рухів з рухами бійця. В ньому можна глибоко присідати, пересуватися навпочіпки, або повзти, підніматися з лежачого положення. Екзоскелет має режим прискорення, завдяки якому можна певний час бігти зі швидкістю 17 кілометрів на годину. А також піднімати тягарі вагою до 90 кілограмів та переносити їх на відстань 20 кілометрів.

HULC має дві версії: оснащену батареями, яка працює впродовж 24 годин, а також версію зі спеціальною установкою, що перетворює будь-який вид горючого пального в електроенергію та може працювати три доби поспіль на одній заправці.

Платформа для VR від AxonVR
Дана розробка дозволить максимально зануритися у світ VR та контактувати з нею всім тілом на фізичному рівні відчуваючи свій розмір та розмір віртуальних предметів, а також їхню форму, вагу, температуру та фактуру.

Платформа складається з двох частин: костюма, який має велику кількість датчиків, та спеціальної платформи AxonStation, яка оснащена екзоскелетом для отримання фідбеку та імітації вільних рухів.

Method-2 від Hankook Mirae Technology
Method-2 на перший погляд нагадує велетенського робота, проте його можна віднести до класу велетенських екзокостюмів оскільки все управління здійснюється оператором, який знаходиться всередині.

Method-2 майже з ідеальною точністю повторює рухи оператора та з легкістю пересувається зважаючи на свою вагу в півтори тонни та висоту понад чотири метри.

І, хоча, поки це лише прототип, який досі живиться за допомогою кабелів підключених в електромережу, розробники запевняють що незабаром зроблять Method-2 повністю автономним. Зважаючи на це, він зможе використовуватися як на виробництвах так і в польових умовах, або навіть військовими.

Автор: Сергій Кравчук
Made on
Tilda