Екзоскелет от второ поколение, създаден в САЩ Наука и технологии

Екзоскелет от второ поколение, създаден в САЩ

По-бързо, по-високо, по-силно

За първи път изискванията за екзоскелет за американската армия са формулирани през 1963 г. Той трябваше да осигури защита на бойците, като същевременно увеличи тяхната мускулна сила и намали умората. Тогава работата по проекта се ръководи от американската компания General Electric, която представя първия завършен продукт в края на 60-те години. Екзоскелетът е наречен Хардиман. Благодарение на него, според изчисленията на инженерите, човек може да вдигне обект с тегло 110 килограма, като полага усилия, необходими за преместване на товар с тегло 4,5 килограма.

Хардиман тежеше 680 килограма, беше неудобен за използване и реагираше бавно на действията на оператора. Освен това, едновременното използване на части от екзоскелета за горните и долните крайници по необяснима причина доведе до неконтролирано движение на конструкцията, което може да представлява потенциална опасност за хората. Поради това никога не са провеждани тестове на костюма, носен върху човек. Проектът получи само частично продължение - General Electric се зае с разработването на механична ръка.

Завършена версия на ръка, която може да бъде интегрирана в екзоскелет, беше представена в началото на 70-те години. С негова помощ човек успя да вдигне товари с тегло до 340 килограма с минимални усилия. Основният недостатък на рамото е неговата маса - почти 750 килограма. Като се има предвид, че екзоскелетът изисква две такива устройства и дори набор от крака за зареждане, цялото устройство може да тежи под три тона, което изобщо не задоволи военните. Проектът беше затворен и оттогава не се появиха нови разработки в продължение на почти четвърт век.

Неговото продължение на идеятаполучи механизиран войник в началото на 2000-те, когато Агенцията за напреднали изследователски проекти на отбраната (DARPA) разкри седемгодишна програма за екзоскелет. Общото финансиране на програмата беше 75 милиона долара, част от които бяха получени от консорциум на Raytheon и Sarcos. Скоро компаниите показаха на военните прототип на сравнително леко устройство, използващо човешка комуникационна система с електронно-механичната част на екзоскелета, която осигуряваше почти пълна синхронизация на движенията на оператора и механичната рамка.

Механичен войн

XOS 2 тежи около 70 килограма и позволява на оператора да повдига товари до 91 килограма без никакви усилия.

Екзоскелетите от серията XOS все още се разработват с оглед на военните, участващи в транспортирането на различни товари, както и техници от ВВС, които оборудват самолети с оръжия преди заминаване. На полето използването на екзоскелет ще позволи да се изоставят различни товарни и транспортни машини или крикове - всички тежести ще се носят от оператора на костюма. В бъдеще се планира да се създаде боен екзоскелет, който осигурява висока защита на бойците и намалява тяхната умора. Вярно, това е още далеч. В края на краищата инженерите ще трябва да помислят за значително намаляване на размера на устройството, както и за неговата ергономичност, от която ще зависи животът на боец в битка.

Междувременно Raytheon и Sarcos работят върху създаването на трето поколение екзоскелети XOS 3, които вече ще имат автономност, а консумацията на енергия ще бъде само 20 процента от тази на XOS 1. Освен това новият екзоскелет ще стане по-маневреен и мобилен. Въпреки това, заедно с автономността, инженерите ще трябва да решат още един проблем.задача - капацитетът на източника на енергия за екзоскелета. В края на краищата, трябва да признаете, ще бъде неприятно, ако батерията на такъв апарат "седне" по време на оборудването на самолета преди спешно излитане.

Други решения

Докато някои компании създават пълноценна версия на екзоскелета, други решиха да се съсредоточат върху създаването на отделните му части. По-специално, от 2004 г. Калифорнийският университет създава "роботизирани крака" или "екзоскелет на долните крайници" HULC. Финансирането се осигурява от DARPA. Съществуващият днес прототип на устройството тежи около 45 килограма и е оборудван с около 40 хидравлични механизма и сензори. Механичните крака са свързани с твърди връзки към ботушите и са фиксирани в коленете и бедрата със специални ремъци.

Предполага се, че HULC ще позволи на войниците да носят товари със значително тегло. При първите тестове доброволецът носел раница с тегло около 30 килограма, без да усеща почти никаква тежест. В същото време дизайнът на HULC позволява на оператора да тича, скача, приклеква или дори да пълзи. Четири литиево-йонни акумулаторни батерии осигуряват работа на уреда 72 часа. Най-новият прототип на устройството е оборудван със система за бързо освобождаване, която ви позволява да изхвърлите "робо-краката" за 30 секунди, ако е необходимо.

Междувременно идеята за екзоскелет стана широко разпространена извън отбранителната индустрия. Например японската компания Cyberdyne разработва екзоскелета HAL, различни версии на който са предназначени за спасителните служби и хората с увреждания. Това устройство позволява на човек да повдигне товар, чиято маса е пет пъти по-голяма от обикновено, което е важно за спасителите, работещи върху развалини. За хора с ограничена подвижност, HAL 5 ще им позволи да преодолеят двигателните ограничения. Създаване на "роболеги" заЯпонската Honda също се занимава с хора с увреждания.

Базираната в Нова Зеландия Rex Bionics разработва по-добри роботизирани крака за хора с паралич. Очаква се такъв екзоскелет да позволи на хората с увреждания да стоят, да ходят по хоризонтални и наклонени, гладки и неравни повърхности, както и да се обръщат и да се качват и слизат по стълби. Първият прототип на устройството тежи само 38 килограма.

Очевидно остават само няколко години до пълното въвеждане на екзоскелетите в цивилния живот. Съществуващите устройства вече са в състояние да осигурят висока мобилност и защита на хора, чиито професионални задължения не са война. Ако говорим за бойното използване на роботизирани костюми, тогава не всичко е толкова розово тук. Да, военните товарачи скоро ще могат да оценят всички предимства на екзоскелетите, но войниците ще трябва да изчакат, докато електронно-механичните рамки станат по-преносими, по-удобни, по-бързи и по-автономни.