Лорак у Одесі

Як зміцнити імунітет

Модні джинси

Тести

Найдорожче

Співають всі

Альтернатива роботу: екзоскелет допомагає людям у важкій роботі і відновленні після травм

Виручить в бою, полегшить важку працю і допоможе стати на ноги

Громадська думкапоступовоупокорюєтьсяздумкою,щов багатьохвидахдіяльностілюдейдужескорозамінять роботи.Хтосьрозглядаєподібнийсценарійяккатастрофа,хтосьрадієпозбавленнямільйоніввідрутинноїнецікавоїроботи.Алещепівстоліттятомунамітивсяіншийваріантвзаємодіїлюдиниімашини-якийпередбачає"всьоголише"додатокнашихм'язівісуглобівпотужнимимоторамиіміцнимиважелями.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ

Пристрій: розберемо екзоскелет на складові

Хоч би якимибулиуспіхиврозробціштучногоінтелекту(ШІ),доздібностеймозкуHomo Sapiensйомудужеідужедалеко.Крімтого,штучнікінцівкиніякне зрівняютьсязнашимирукамиіногами.Однимсловом,роботи-андроїди"яквкіно"з'являтьсящене скоро.

З іншого боку, є багато ситуацій, коли фізичних можливостей людини явно не вистачає. Ті зусилля, які витрачаються на досягнення олімпійських рекордів, наочно демонструють: ми майже досягли меж людського організму в швидкості, силі удару, перевантаженнях, масі тягарів і т. д.

У зв'язку з цим цілком розумною виглядає ідея посилити наші скелет і м'язи до рівня людиноподібного робота. Іншими словами, спорудити такий собі чи то каркас, то чи скафандр, який буде в найменших подробицях повторювати і одночасно багаторазово збільшувати м'язові зусилля. Такий пристрій отримав назву "екзоскелет" (від грецького – "зовнішній").

Слід зауважити, що екзоскелети широко використовуються в тваринному світі. Молюски, членистоногі, ракоподібні обзавелися ними вже мільйони років тому. Але призначення їх дещо інше, ніж у тих пристроїв, про які ми розповідаємо. За великим рахунком екзоскелет якогось жука або рака виконує ті ж функції, що і внутрішній скелет ссавця.

Всякий екзоскелет складається з декількох найважливіших складових: власне механічного скелета і механізмів, що призводять його в рух. Далі слідують джерело енергії і програма, яка керує всім пристроєм так, як це потрібно оператору
.

  • Живлення

Компактнеімісткеджерело живленнязалишаєтьсяболючим питаннямдлябагатьохтехнологій,іекзоскелетне виняток.Всімйогомоторамімікропроцесорампотрібнамасаенергії,причомупротягомтривалогочасу.Крімтого,специфіказастосуванняекзоскелетавимагаєможливостімиттєвоїподачівеликої кількостіенергії(наприклад,пришвидкомупідйоміважкогопредмета).

Жодне з існуючих в наш час джерел енергії не може задовольнити вимоги для екзоскелета подібного до того, що був в амуніції кіношної Залізної людини. Акумуляторні батареї важкі і швидко розряджаються. Електрохімічні паливні елементи дозволяють забезпечити миттєвий викид енергії, але вимагають для роботи високих температур. Атомні реактори поки з області фантастики. Цілком можливо, що вирішити труднощі допоможе бездротова передача енергії до пристрою від віддаленого джерела енергії. Залишилося тільки реалізувати ідею на практиці.

  • Матеріали

Деталіпершихекзоскелетіввиготовлялисязалюмініюісталі.Але,на жаль,стальважка,щознижувалоефективністьроботипристрою.Сплавизвикористаннямалюмініюлегкі,алемаютьвластивістьнакопичувативтому,тобтоне надтогодятьсядлявеликихнавантажень.Вихідбачитьсявматеріалахна зразоктитануівуглепластиків.Так,вийдедоситьнакладно,алеефективно.

  • Механіка

Наступний головний більінженерів-механізми,якіприводятьекзоскелетврух(сервоприводи),івсілякірухливізчленування.Їхможебутикількадесятків,атоісотень.Аджетілолюдиниявляєсобоюодинзнайскладнішихмеханізміввприроді.Повторитизлагодженуроботум'язівісуглобівмеханічнимизасобами-щете завдання...

В якості приводів нерідко використовувалися гідравлічні циліндри: вони потужні і точні, але важкі і складні в конструкції, яка обтяжена купою всіляких шлангів. Пневматика, навпаки, виявилася мало передбачуваною і неточною при обробці рухів оператора.
Майбутнє бачиться в сервоприводах, начинених електронікою, з використанням магнітів. Вони зможуть забезпечити точність рухів, низьке споживання енергії і при невеликих розмірах. Можете порівняти це з переходом від паровозів до поїздів. Рухливість суглобів екзоскелета зараз бачиться як непросте, але цілком вирішуване завдання. У розробників всіляких скафандрів досвід є.

  • Управління

Програмне забезпечення екзоскелета – величезне поле діяльності для розробників. Тут треба буде розв'язати безліч проблем. Наприклад, щоб механіка коректно взаємодіяла з тілом людини і не дозволяла собі самоуправства. Некоректна робота механізмів буде не просто заважати роботі, але може навіть покалічити користувача. Це зрозуміли конструктори першого екзоскелета ще в 60-х роках минулого століття. Або щоб екзоскелет ігнорував те, що не стосуються справи або мимовільні рухи – здригання тіла при чханні або кашлі, наприклад.

exoskeleton3x2760

Надзавдання. Тіло людини – найскладніший механізм в природі і важко піддається копіюванню

Біля витоків: перші робокроки

Пристрої,якіможнаназватипредтечамиекзоскелетів,з'явилисяна початкуXXст.
Першіжекзоскелетипобудувалина початкуепохикомп'ютерівіосвоєннякосмосу.Тодіздавалося,щонауціпід силувсе.Алестосовно до теминашої розмови,ситуаціярозвиваласятаксамо,якзпольотомнаМарсіствореннямроботів:відзавищенихочікуваньспочатку-довтратиінтересунадовгідесятиліття.Апотім-серіяпроривівівідродженнязагальногоінтересу,вженабазіновихтехнологійізнань.

У 1965 р General Electric представляє екзоскелет Hardiman. При масі 650 кг він володів вантажопідйомністю в 110 кг. При цьому оператору для підйому центнера ваги потрібно було докласти зусилля, як якщо б вантаж важив 5 кг. Проект закрили в 1971 р .: конструкторам не вдалося налагодити взаємодію оператора і машини. Управління машиною та й самі механічні кінцівки були далекі від досконалості. Вони могли раптово почати неконтрольовані рухи або покалічити оператора, що знаходиться всередині екзоскелета. Тому Hardiman так ніколи і не був випробуваний в роботі спільно з людиною.

hardiman

Оператор біля Hardiman’а

У 1969 роціюгославськийвченийМіомірВукобратовічпредставляєекзоскелет,оснащенийпневматичнимисиловимиприводами.Цепристрійбулонавітьздатний відтворюватиподобулюдської ходи.ВісторіїнаукиітехнікисаметворінняВукобратовічавважаютьпрообразоммедичнихекзоскелетівісучаснихлюдиноподібнихкрокуючихроботів.

555478f07acdc

Югославія. Праці Вукобратовіча лягли в основу крокуючих роботів

Наш досвід: доступно і якісно

КиянинАнтонГоловаченкокількароків томузапропонувавдлялюдейзінвалідністюпристрійвласноїрозробки.Повна його назва-UniExo,або"універсальниймедичнийроботизованийекзоскелет".

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ

Датчикивекзоскелетреагуютьнарухм'язівпальців.Післяобробкицихсигналівкомп'ютер,керуючийкомплексом,даєкомандимеханізмам.Комп'ютерздатнийзапам'ятовувати,відтворюватиінавітьдіагностуватируху.УсвітієкількааналогівUniExo,аледітищеГоловаченкаоднозначновиграєунихповартості.ЗапідрахункамиАнтона,UniExoзнейроуправленіембудекоштуватиблизько$30тис., що в2-4разидешевшезакордонниханалогів.

new_image_321

UniExo. Українська розробка обходить конкурентів за вартістю

Застосування: для війни, роботи та допомоги

Сфери застосування екзоскелетів визначилися ще в ті часи, коли вони існували тільки на сторінках наукової фантастики. Найбільш виправдано їх використання в екстремальних ситуаціях, наприклад під час війни або рятувальних операцій. Тут економічні аспекти відходять на задній план в порівнянні з підвищенням ефективності. Але в цих областях важлива свобода рухів користувача екзоскелета. І тут поки нічого, що повністю задовольняє замовників, не запропоновано. Ще одна сфера використання екзоскелетів – повернення свободи дій людям, позбавленим можливості пересуватися з яких-небудь причин.

EksoVest. Приклад використання екзоскелета на виробництві. У минулому році компанія Ford почала використовувати на 18 своїх заводах пристрій EksoVest. Він кріпиться до поясу працівника і являє собою конструкцію, що бере на себе частину навантаження, що припадає на руки і торс робітника. Справа в тому, що робітники на складальних лініях роблять тисячі одноманітних рухів за зміну, але замінити їх роботами-маніпуляторами не виходить з технологічних і економічних міркувань. Більшу частину цієї рутини робочі виконують на рівні грудей і голови. EksoVest буде тримати за руку працівника і знімає з них частину навантаження при роботі з важкими інструментами. В результаті вдалося помітно знизити втому і травматизм. Цікаво, що пристрій це суто механічний, складається з важелів і пружин.

eksovest

EksoVest. Розвантажує плечі і руки робітників при складанні автомобілів

ReWalk. Біонічне костюм ReWalk дозволяє людям зі складними ушкодженнями спинного мозку і хребта пересуватися без коляски. Але людині потрібні "працюючі" руки і плечі: поки що при ходьбі за допомогою цього пристосування потрібні милиці для збереження рівноваги. Екзоскелет складається з ранця з блоком управління і батареєю, моторизованих "стегон", шарнірів і пульта керування у вигляді браслета. З пульта даються команди на рух і зупинку. Повністю зарядженої батареї вистачає на чотири години руху. На жаль, така необхідна багатьом машина досить недешева – близько $ 70 тис.

rewalk-2012-crop2-2300x1324

ReWalk. Дозволяє зійти з коляски людям з травмами спини

Exosuit.Підводнийекзоскелет-скафандрExosuitвідкомпаніїNuytco Researchдозволяєвиконувативсілякіроботинаглибинах,першдоступнихтількипідводнимчовнамабобезпілотнимапаратам.Операторпересуваєтьсяза допомогоюдвигунівнаногахекзоскелета.Верхнікінцівкиоснащенізачепамиізахопленнямидляроботизрізнимиінструментамиіоб'єктами.Свободудійводолазузабезпечують18обертовихсполукнарукахіногах.Вартістьдиво-пристроютежвражає-$600тис.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ

Екзоскелети в кіно і книгах

Старше покоління,щечитатипаперовікниги,познайомилосязідеєюекзосклетовздвохкниг.По-перше,з"ТуманностіАндромеди"ІванаЄфремова(опублікованав 1957 р).Уроманіописано"стрибучийскелет",якийодягавсяповерхскафандраіполегшувавпересуваннянапланетахз великоюсилою тяжіння.По-друге-з"Зоряногодесанту"РобертаХайнлайна,який побачив світу1959 р.:тамвпершеописановикористанняекзоскелетау військовихцілях.

Більшмолоде поколінняможепригадатифільм"Чужі"1986р. ТамгероїняСігурні Уівервступаєу вирішальнийбійз інопланетноюнечистю,озброївшисьекзоскелетомCaterpillar P-5000.

У 2008 рвиходитьнаекрани"Залізна людина".Пригодичерговогоперсонажакоміксівповністюкрутятьсянавколоекзоскелета,наділеногонедосяжнимипокивластивостями.

ripley

Екзоскелет з "Чужих"

Реклама
Найважливіші та найцікавіші новини завжди під рукою
Life Сьогоднi в telegram-каналi Пiдпишись на RSS-канал Life Сьогоднi на Google News
Реклама
Гороскоп
Твій гороскоп на Сьогодні
Читати гороскоп
Just do it
Корисна порада на Сьогодні
Їсти ягоди щодня
Чому це важливо?
Лайфхак дня
Як бюджетно оновити гардероб
Хакнути
Сольник зірки
DOROFEEVA
31 липня / 20:00
5 головних концертів липня
Чи гідний сервіс на відпочинку в Україні?
Дізнатися більше про відпочинок
Спецпроект
Календар лайфхаків на літо
Липень
Лайфхаки за календарем
Гороскоп
Твій гороскоп на тиждень
25 - 31 липня
Читати гороскоп
Найдорожчий спецтопік
Дорожче просто не знайдеш
Оренда VIP-яхти — ₴27 000/година
За що такі гроші?
тест
Чи зможеш відрізнити дизайнерський одяг від речей з ринку?
Спробувати
Де купатися
Топ пляжів недалеко від Києва
Хочу дізнатися!

Натискаючи на кнопку «Прийняти» або продовжуючи користуватися сайтом, ви погоджуєтеся з правилами використання файлів cookie.

Прийняти