Сообщение на тему экзоскелетоны робототехника

Обновлено: 07.07.2024

Экзоскелеты -- Медицина и роботы -- Военные роботы -- Персональные роботы

Что такое экзоскелет

Статус разработки и рынка экзоскелетов

Каталог экзоскелетов

AWN, Ekso, Fortis, Gardian MAX, HAL3, HAL5, Harmony, H-LEX, Honda WAD, Indego, MAX, ONYX, Phoenix, ReWALK, REX, Robo-Mate, Superflex, Talos, ULC, VEX, XOS2.

Производители экзоскелетов

Полезные роботы, Норникель, Экзоатлет, ЮЗГУ, Exorise.
Cyberdyne, Daewoo, Ekso Byonics, Honda, Hyundai, Laevo, Levitate Technologies, LG, Lockheed Martin, Noonee, Honda, Ossur, Ottobock, Panasonic, Raytheon Sarcos, REX Bionics, ReWalk Robotics, Samsung, Sarcos Robotics, Socom, SuitX, Suit, Superflex (SRI International).

Страны и объединения стран - производители экзоскелетов

Япония, США, Южная Корея, Израиль, Европа, Россия

Классификация экзоскелетов

По частям тела человека ; Медицинские ; Промышленные / Профессиональные ; Военные ; Досуговые ; Для пожилых людей ; Для управления аватарами

По источнику питания ; типу датчиков ; типу силового привода ; жесткие / мягкие; пассивные / активные

Краткая история создания экзоскелетов

В чем сложность создания эксзоскелета

Рыночная ситуация и экзоскелеты

Ключевые драйверы рынка экзоскелетов

Ключевые тренды рынка экзоскелетов

Участники и заинтересованные стороны рынка экзоскелетов

Родственные экзоскелетам конструкции

Робокостюмы

Могут быть отнесены к экзоскелетам и вообще к роботам с известной натяжкой. Являются своего рода "маскарадными костюмами", которые носит на себе человек-оператор, изображающий робота. Робот-костюм представляет из себя костюм из пластика и других материалов, с элементами анимирования (подвижные / святящиеся глаза, брызгалки, мимика лица и т.п.), который одевает на себя оператор. В отличие от экзоскелета практически не содержит силовых элементов. Использование робота-костюма служат для развлечения публики. Нередко используются для съемок кинофильмов.

Иногда к робокостюмам могут относить мягкие носимые роботы, функционально схожие по назначению с экзоскелетами, т.е. облегчающие ходьбу и другую физическую активность.

2016.11.22 Носимые роботы вытеснят медицинские экзоскелеты? Лаборатория биодизайна (Harvard Biodesign Lab) Гарвардского университета, США, занимается разработкой “мягкой” робототехники. Речь идет, в частности, об “одежде” и носимых роботах, которые могут помочь людям, пережившим инсульт, снова встать на ноги.

Робомехи

Робомехи - это тоже экзоскелеты, как правило, отличающийся большими или гигантскими размерами. Оператор может управлять действиями такого экзоскелета, находясь внутри него, например, в туловище или даже в голове. Часто возможно также телеуправление. Подробнее по ссылке.

Примеры: Kurata, Suidobashi Heavy Industri, Япония ; Mark-2, MegaBots, США ; Hajime 43, Hajime Research Institute, Япония.

Была проведена работа по созданию машин, которые предназначались для ношения человеком и использовались для усиления его физических возможностей. Такие машины известны под названием экзоскелетон. В процессе разработки этих устройств прежде всего изучались возможные основные движения тела человека. Оказалось, что человек может выполнять одновременно приблизительно 20 или 30 различных управляемых действий.

Научные исследования, начавшиеся в середине 50-х годов в Корнельских лабораториях по аэронавтике, показали, что адаптивный экзоскелетон должен иметь около 35 штифтовых сочленений, и, как минимум, одно скользящее, чтобы не создавать неудобств человеку, носящему его.

Тогда же было проведено исследование усилий в приводах, размеров и типов привода, необходимого для такого устройства. Было обнаружено, что для нагрузки около 4500 Н, приложенной к руке в любом направлении, необходимо поперечное сечение конструкции 2,5 X 5 см между позвоночником и локтем и 2,5 X х 2,5 см между локтем и кистью.

Для того чтобы избежать необходимости в использовании электропривода с редукцией или преобразования линейного движения во вращательное с большим угловым перемещением, были выбраны специальные поворотные гидравлические силовые цилиндры. Они должны быть диаметром 10 см и длиной 10 см, чтобы выдерживать нагрузку при перепаде давления в гидроцилиндрах около 200 кПа. Был признан желательным еще больший перепад давления для уменьшения массы и размера оборудования. Усилия отражались к оператору только в том случае, когда они превышали некоторую величину.

Датчики равновесия

Тело стоящего или идущего человека нельзя рассматривать как устойчивую конструкцию. Поэтому возникает необходимость в очень чувствительном обнаружении поворотных движений в любом направлений, Для того чтобы можно было осуществить корректирующее действие.

У человека восприятие этих поворотных движений обеспечивается полукружными каналами внутреннего уха. Сигналы от полукружных каналов могут использоваться также для воздействия на мышцы глаза, с тем чтобы компенсировать необходимые движения головы и тела. Благодаря этому на сетчатке может сохраняться устойчивое изображение.

Для перемещения робота, установленного на колесах, понадобятся только два датчика, расположенных под прямым углом, но роботу, имеющему какое-то подобие ног (например, роботу, преодолевающему препятствия, или роботу, который может подниматься вверх по ступенькам), потребуются, по крайней мере, три датчика, осуществляющих функцию датчиков равновесия человека. Подходящие датчики были созданы в результате работы над инерциальными навигационными системами, хотя для роботов, предназначенных для обычных условий Земли, требуются датчики, меньшие по размеру и гораздо менее точные.

Другие устройства

В последнее время работа над такими устройствами, как управляемое оружие, вызвала некоторый интерес к приборам, которые применимы и в роботе для обнаружения изменений положения или нарушения равновесия. Например, подобные датчики требуются для гироориентиров, радиоантенных устройств и устройств, стабилизирующих фото- и кинокамеры. Типичный прибор маятникового типа, используемый для этих целей, обеспечивает максимальный выходной сигнал 25 В и может обнаруживать отклонения по каждой оси вплоть до угла в 1°. Требуемое возбуждение создается напряжением 50 В, частотой 400 Гц. Резистивная среда, используемая в таких датчиках, электролитическая [12]. Хотя эта среда обеспечивает большой выходной сигнал и высокую чувствительность, возникает значительное изменение выходного сигнала при изменении температуры. Кроме того, поскольку вязкость электролита также зависит от температуры, демпфирование маятникового элемента очень чувствительно к температуре; при больших колебаниях температуры вполне возможны изменения в отношении 10:1.

Этих трудностей можно избежать, если использовать датчик электромагнитного типа, так как его температурная чувствительность мала, и выбрать жидкость с учетом только механического демпфирования. Однако полученные выходные напряжения здесь намного меньше, чем в датчике электролитического типа.

В других электролитических приборах, чтобы получить значение отклонения от вертикали для гиросистем, обычно использовался эффект движения пузырька газа в электролите.

Пишущий эти строки сталкивался с электромагнитными датчиками для управления станками по двум осям. Они дают хорошую повторяемость, но довольно громоздки для роботов.

Сложные методы, которые использовались в авиации и управляемых ракетах для определения положения и инерциальной навигации, по-видимому, идеально подходят для использования в роботах. Однако такой подход, возможно, привнесет излишнюю точность и чрезмерную стоимость. Дополнительные недостатки этих методов заключаются в большом времени, необходимом для запуска, и относительно больших энергетических затратах.

Можно использовать маятник, имеющий очень большой период колебаний и, как еще один вариант, маховик со слегка эксцентрически смещенным центром тяжести. Однако, если ошибки, вызванные горизонтальными ускорениями, должны быть минимизированы, то могут потребоваться периоды, превышающие 30 с, и, кроме того, подшипники должны быть ударостойкими и обладать очень малым трением.

Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Для определения этих пропорций следует пользоваться понятием анатомическая параметризация.

Анатомическая параметризация — это определение соответствий между различными анатомическими характеристиками строения человеческого тела и параметрами механического устройства, обуславливающих оптимальную работу образующейся при этом биомеханической системы

Экзоскелеты, созданные на сегодняшний день, или находящиеся в стадии перспективных разработок, могут быть классифицированы по следующим признакам:

Тип исполнительного механизма
Наличие привода усиления сочленений
Анатомическое расположение усиленных сочленений
Наличие встроенного источника энергии
Вид используемого силового привода
Способ получения управляющего сигнала
Тип силовой установки и источника энергии
Область практического применения

В 2015 профессор Воробьев А.А году предложил полную и современную классификацию экзоскелетов . В основу предлагаемой классификации положены несколько принципов.

пассивные экзоскелеты;
активные экзоскелеты.
По точке приложения (локализации):
экзоскелет верхних конечностей;
экзоскелет нижних конечностей;
экзоскелет-костюм.
По стоимости (условно):
низкой стоимости (доступные): 1000—10000 $;
средней ценовой категории: 10000—50000 $;
высокой стоимости — более 50000 $.
По области применения:
военный;
медицинский;
промышленный;
космический.
По весу конструкции:
лёгкие — до 5 кг;
средней весовой категории — от 5 до 30 кг;
тяжелые — более 30 кг.
По количеству функций:
экзоскелеты простого назначения;
экзоскелеты двойного назначения;
экзоскелеты с расширенными функциями.
По мобильности пациента:
мобильные;
фиксированные (стационарные);

Всем нам хотя бы раз на протяжении своей жизни хотелось бы стать сильнее, быстрее, выносливее. Как известно, наука не стоит на месте и благодаря ей люди могут улучшить свои физические способности. Имя этому чуду “экзоскелет” - внешний каркас, что повторяет движения человека и усиливает их.

Экзоскелеты могут применяться в медицинской, военной, промышленной сфере, а также в местах с повышенной радиоактивностью.
Для медицины экзоскелет настоящая находка. Инвалиды, что потеряли волю к жизни вновь смогут ходить, парализованные силой мысли будут передвигаться, без чьей-либо помощи.

Несмотря на явную полезность этой отрасли экзоскелеты все еще развиваются, нуждаются в доработке и не всем по карману. Каков же был исторический путь этой “панацеи” от мира технологий.

История возникновения и развития экзоскелетов

Первопроходцем в этой отрасли был инженер из России,который в конце 19 века запатентовал технологии, которые повышали физические показатели человека. Технологию планировали использовать для военных нужд.

В 60-ых годах прошлого века компания General Electric показала миру разработки костюма Hardiman. Костюм напоминал модель современного экзоскелета, поднимал предметы весом до 110 кг, функционировал на воде, суше и космосе. Слишком тяжелая модель и медленная работа обрекли его на провал.

В 70-ых ученый из Югославии,Миомир Вукобратович разработал экзоскелет с пневмоприводом для парализованных людей. Позже его наработки использовали ученые России и Европы для создания схожих проектов. Там в начале 80-ых был разработан экзоскелет для инвалидов.

Дефицит энергоносителей, развитие смежных наук и в целом медленное течение прогресса ощутимо тормозило развитие этой отрасли. В начале 21-го века были представлены рабочие прототипы.

Проект американский ученых Lady Warrior усиливал руки и ноги человека. Был представлен в 2007 году.

Костюм HAL компании Cyberdyne отличался более легким корпусом, портативным компьютером и емким аккумулятором.

Современные “мастодонты” в сфере экзоскелетов - компании Ekso Bionics, Panasonic, DARPA, Lockheed Martin ежегодно будоражат воображение на выставках представляя все более производительные и комфортабельные новшества.

В каких отраслях используются экзоскелеты?

Широко экзоскелеты используются в медицинской и военной сфере. Также экзоскелеты задействованы в строительстве, расчистке завалов после стихийных бедствий и при исследовании океанских глубин.

Что ждет робототехнику в дальнейшем?

Экзоскелеты во время своего развития сталкиваются с трудностями. Если коротко, то экзоскелет это источник питания, каркас и программное обеспечение. И если последние два пункта не вызывают вопросов, то первый является серьезной проблемой.

Большинство известных сейчас источников питания могут обеспечить экзоскелет энергией лишь на несколько часов. Далее костюм работает от солнечных батарей или питается от сети. Из-за этого конструкторы пытаются найти оптимальный источник питания или способ беспроводной передачи энергии.

Большинство непосредственно механических скелетов или каркасов созданы из тяжелых материалов, такие как алюминий и сталь. Тяжесть снижает эффективность костюма. Оптимальный вариант: использование более легких и прочных, но вместе с тем дорогостоящих материалов. Примером таких материалов являются углеродное волокно и титан. В будущем они, возможно, станут более доступными.

Обычно в экзоскелете используются гидроцилиндры. Их мощность и точность идеально подходят для задач экзоскелета. Их главной проблемой является вес. Возможно, им на смену придут пневмоприводы и сервоприводы, работающие на электронной основе. Эти механизмы тратят минимум энергии.

Заключение

Экзоскелеты это настоящее чудо техники, дающее небывалую силу людям и надежду инвалидам и паралитикам. Лишь с помощью экзоскелетов можно решить предстоящие задачи в строительстве и открытом космосе.

Но перед массовым распространением экзоскелета предстоит решить множество вопросов, такие как высокую себестоимость. Мы надеемся, что в будущем экзоскелеты станут привычной вещью в повседневной жизни!

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.

Экзоскелет — это роботизированный костюм, который может дополнить функции человека, повышая его эффективность и физические (в фантастических планах на будущее, впрочем, даже ментальные) способности. 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.

Немного истории

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. Слишком уж заманчиво она звучала, и особенно в период расцвета технологического бума в середине XX века, который спустя десятилетия подарил нам смартфоны и роботы-пылесосы.

Как работает экзоскелет

Спустя всего два года после этих событий разработкой собственного экзоскелета решил заняться Пентагон, проект которого подразумевал создание роботизированного костюма, способного поднимать тяжелые грузы, защищать солдата от пуль, кислоты, радиации и ядовитого газа.

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. Безусловно, сейчас подобные костюмы или протезы стоят слишком дорого, чтобы у даже самых развитых стран была возможность обеспечить ими каждого нуждающегося. И тем не менее уже сейчас медицинские экзоскелеты используют для реабилитации людей, переживших инсульт или инфаркт, из-за которых были временно утрачены определенные двигательные способности организма. Также существуют костюмы для постоянного ношения людьми с ограниченными возможностями и пенсионерами.

В медицине принято выделять два вида экзоскелетов: для верхних и для нижних конечностей. Иногда, в зависимости от индивидуального случая, эти два вида могут быть объединены в единый комплекс, что позволяет людям компенсировать утраченные функции практически полностью. Отдельным витком в развитии экзоскелетов являются кибернетические протезы ног и рук, позволяющие людям продолжать ту повседневную и рабочую деятельность, к которой они привыкли. Конечно, не в тех нагрузках и масштабах, в которых могут работать люди без особых нужд, но это значительно лучше, чем ничего. Тем более учитывая, что технологии не стоят на месте, и в ближайшем будущем точно будут созданы максимально реалистичные протезы с улучшенными возможностями, с которыми люди перестанут испытывать дискомфорт от потери конечности.

И в пир, и в мир

На данном этапе развития у экзоскелетов существует только два недостатка. Первый — это их недоработанность. Да, мы уже можем сделать многое, но не меньше остается за пределами возможностей современных технологий. Впрочем, это всего лишь вопрос времени.

Второй недостаток, частично вытекающий из первого, — это дороговизна уже существующих приспособлений. Пока производство экзоскелетов требует слишком много ресурсов, увы, они не будут доступны для каждого человека, который в них нуждается. Также невозможно точно сказать, сколько стоит экзоскелет, потому что для каждого отдельного случая он будет разрабатываться специально. Речь здесь ведется, конечно же, о медицинских костюмах и протезах. Как правило, у оборонной промышленности достаточно средств для того, чтобы оснастить солдат последними технологическими достижениями.

Сложно предсказывать, что именно ждет нас в будущем, когда возможностями роботизированного костюма сможет воспользоваться каждый человек. Понятно лишь, что и войны, и спокойное мирное время будут протекать совершенно иначе. Вероятно, такое развитие пошатнет естественный природный и политический баланс еще сильнее, чем это происходит сейчас. С другой стороны, это же поможет облегчить жизнь сотням тысяч людей, в очередной раз сравняв их возможности.

Поделитесь этим с друзьями!

Постоянный автор HiTecher с 2017 года, журналист. Педагог CELTA certified. Бакалавр в области управления технологиями State University of New York. Техноэнтузиаст. Профессионально разбирается в фармацевтической промышленности, а также банковском деле и финансах. Увлечен криптовалютой и ее будущим развитием. Муж и будущий отец, заинтересованный в лучшем будущем для нашей планеты.

Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений. Экзоскелеты предназначены для восполнения утраченных функций человека, а также для увеличения силы мышц и расширения амплитуды движений.

Сегодня экзоскелеты применяются во многих областях — от медицинской реабилитации до промышленного производства. РБК Тренды рассказывают, какие бывают экзоскелеты и как они работают.

Для реабилитации

Российская компания ExoAtlet предлагает медицинские экзоскелеты для реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата и нервной системы в нижней части тела. Они управляются при помощи кнопок, расположенных на костылях, и приводятся в движение благодаря сигналам от датчиков и электромиограммы. Алгоритмы устройства и встроенные приводы повторяют естественную ходьбу человека. ExoAtlet весит около 20 кг, однако пациент не ощущает этот вес, поскольку движения автоматизированы и поддерживаются самой системой. Экзоскелет стоит около ₽4 млн.

Компания утверждает, что устройство эффективно при реабилитации и поддержке людей с мышечной дистрофией, травмами спинного мозга, инсультами, нервно-мышечными и нейродегенеративными заболеваниями, черепно-мозговыми травмами.

Американская Trexo Robotics разработала экзоскелеты для детей с ограниченными возможностями. Функция индивидуальной регулировки делает Trexo универсальным инструментом, помогающим самостоятельно передвигаться детям с церебральным параличом, травмами мозга, повреждениями спинного мозга, параплегией, мышечной дистрофией, синдромом Ретта и другими заболеваниями. Месяц аренды устройства стоит $1 000.

Trexo Home управляется с планшета. Экзоскелет позволяет регулировать нагрузку на тело, характер походки, скорость движения и имеет функцию активной помощи мышцам. Его поставляют с обучающими инструкциями.

Нижняя часть Trexo имеет две раздвижные части от бедра до колена и от колена до щиколотки. Ширину бедер тоже можно регулировать, как и высоту опорной рамы.

Для больших нагрузок

Японская компания Aton презентовала несколько прототипов экзоскелета KOMA 1.5, силового костюма, который помогает без усилий подниматься и опускаться, нести тяжелые предметы манипуляторами-руками, поддерживать движение. Благодаря встроенным камерам с искусственным интеллектом экзоскелет обнаруживает и избегает препятствия.

Для промышленности и ЧС

Российская Exorise предлагает три модели экзоскелетов — X-Soft, X-Rise и X-Arm.

Для строительства

Экзоскелеты Sarcos Robotics серии Guardian обеспечивают перенос веса из одной части тела на другую при выполнении определенного типа работ. Также они смещают нагрузку с рук на ноги, когда рабочему нужно долго держать руки на весу. Это помогает снизить мышечное напряжение и повысить выносливость работников стройплощадок.

Экзоскелет имеет 24 степени свободы и предупреждающие о препятствиях датчики.

Многие компании выпускают экзоскелеты, обеспечивающие поддержку рук, так как они лучше всего подходят для выполнения задач, связанных с резкой, сверлением и шлифованием поверхностей. Конструкции поддерживают руки и плечи таким образом, что нагрузка от постоянного удерживания тяжелых инструментов уменьшается.

Так, EksoVest Bionics задействовала механизм на пружинах в обеих руках экзоскелета, чтобы человеку было проще удерживать на весу тяжелые предметы. А экзоскелет от компании Levitate Technologies использует систему колесиков с приводами для решения аналогичной задачи.

Для армии

Компания Lockheed Martin разработала для армии США системы ONYX для нижней части тела, которые повышают мобильность и снижают утомляемость. Конструкция уменьшает усилия, прилагаемые при ходьбе и лазании, а также дает солдату возможность переносить на себе больше оборудования, необходимого для выполнения боевых задач. Кроме того, она распределяет ортопедическую нагрузку так, чтобы не травмировался позвоночник.

Для ходьбы и бега

Группа инженеров под руководством Конора Уолша из Гарвардского университета в 2019 году представила носимый экзоскелет, способный снижать энергозатраты во время ходьбы и бега. Он подтягивает ноги в определенные моменты движения. Во время ходьбы экзоскелет снижает энергозатраты на 9,3%.

Экзоскелет состоит из нескольких связанных между собой частей. Они крепятся на бедрах, талии и плечах. На задней части устройства расположен блок с электромоторами, связанными с двумя тросами. На других концах эти тросы закреплены на бедрах. Когда нога движется назад, трос натягивается с помощью электромотора и облегчает работу мышц.

В 2020 году ученые из Стэнфорда разработали свой прототип экзоскелета, который дает возможность снизить нагрузку на ноги при беге и при ходьбе. Он позволяет снизить затраты энергии на бег уже на 15%.

Экзоскелет крепится к голени при помощи ремней, также он закрепляется на обуви при помощи веревки, которая пропускается петлей под стопой. У экзоскелета есть небольшая поддерживающая углепластиковая платформа, которая размещается под стопой. Он управляется с использованием системы тросов, натягиваемых или ослабляемых внешними электромоторами.

Подобные экзоскелеты позволят облегчить работу курьеров и почтальонов, а также работников других сфер, которым требуется много ходить.

Перспективы экзоскелетов

Бристольский университет работает над мягкой роботизированной одеждой, которая могла бы помочь людям избежать падений, поддерживая их во время ходьбы и давая бионическую силу. Благодаря элементам из графена она будет включать в себя также технологии электрической стимуляции и мониторинга всего тела: суперконденсатор, устройство для электрокардиограммы, мониторинга активности, отслеживания движения глаз, датчик температуры и гибкие нагревательные элементы. Исследователи полагают, что эта технология может в конечном итоге привести к отказу от инвалидных кресел.

Читайте также: