Экзоскелет – апгрейд хрупкого человеческого тела


Мощь мускулов прославлялась человечеством издревле – из глубин прошлого нам известны великие герои-силачи, к примеру, основатель Олимпийских игр Геракл. Сегодня можно развить свои мускулы физическими тренировками под контролем опытных тренеров-бодибилдеров, регулярно потребляя при этом протеины и гейнеры – типичным примером служит Арнольд Шварценеггер. Но возможно ли превратить в силача любого человека, не обладающего крепкими мускулами и обладающего полной антипатией к физическим занятиям? А возможно – требуется лишь экзоскелет, чьи сервоприводы увеличат мощь тела человека-оператора многократно!

экзоскелет

Экзоскелет XOS1

Первые попытки создать универсальный экзоскелет были предприняты американской компанией General Electric – 60 лет назад инженеры компании разрабатывали Hardimen, в расчете на военные заказы. Нужно отметить, что идея механического усилителя мускулов человека в те времена была очень уж новаторской и разработчиков «Хардимена» преследовали неудача за неудачей. К примеру, экзоскелет позволял оператору поднять груз лишь в 340 кг вместо расчетных 700 и при этом весил неприлично много —  680 кг.

экзоскелет

Экзоскелет Hardimen

Однако значительный вес был не самым главным недостатком… Создав в 1965 году прототип экзоскелета и приступив к его испытания/доводке, инженеры «Дженерал Электрик» столкнулись с неразрешимой проблемой – никак не удавалось синхронизировать верхние и нижние сервоприводы экзоскелета. При попытках оператора начать движение с грузом в руках-манипуляторах нижняя часть «Хардимена» отказывалась выполнять команды, движения экзоскелета были хаотичными и непредсказуемыми. Проблему синхронизации пытались решить еще 5 лет, затем проект был свернут.

экзоскелет

Экзоскелет HULC

Первая модель экзоскелета, заинтересовавшая известного американского производителя вооружения Lockheed Martin и, благодаря его связям в Пентагоне, армию США был HULC, сконструированный инженером Хами Казеруни. Прототип «Халка» вы видите на изображении – этот усилитель мускулов легок (собственный вес – 25 кг), позволяет оператору поднимать и переносить на большие расстояния груз весом до 90 кг, легко одевается и снимается, не препятствует движениям бойца. Оснащенный «Халком» боец способен бежать по любой местности со скоростью около 18 км/ч, топливо для экзоскелета – ракетное JP8, с одной заправки костюм работает порядка 72-х часов. Пентагон выделил на доводку этого экзоскелета до серийной модели 1 100 000 долларов…

экзоскелет

Экзоскелет XOS2

Экзоскелет XOS2, разработанный компанией Raytheon (США) и инженером Рексом Джеймсоном, весьма схож с аналогами из фантастических фильмов современности, отчего и был прозван Iron man (Железный человек). Его прототип идеально синхронизирован – оператор, облаченный в XOS2 (собственный вес – 68 кг), может легко переносить грузы весом около 100 кг, передвигаться бегом по лестницам и даже танцевать. Координацию движений оператора и экзоскелета осуществляет компьютер, чей процессор размещен на спине оператора. Единственная и пока что неразрешимая проблема для Raytheon – энергия для работы XOS2 поставляется через силовой кабель, т.е. данный экзоскелет не автономен. Raytheon, получив финансирование от Пентагона в несколько десятков миллионов $, сейчас ведет разработку очередной версии прототипа – «XOS 3», для которого надеется разработать автономный источник питания и достичь меньших энергозатрат.

экзоскелет

Экзоскелет (экипировка) Боец-21

Российский прототип боевого экзоскелета называется «Боец-21», правда, это больше бронированный костюм, чем полноценный экзоскелет. Разработка российского экзоскелета засекречена и о его характеристиках мало что известно – первый прототип «Бойца-21», представленный на выставке «Интерполитех» в 2009 году, весил 36 кг и, по словам разработчиков ЦНИИ МО РФ, обладал высокими защитными способностями. Сегодня обещанный второй прототип «Бойца-21» находится в активной разработке – на его создание Министерство обороны РФ выделило около 100 миллионов рублей. Согласно условиям военного заказа этот бронекомплект должен быть легче, оснащен системами выживания бойца-оператора, собственного вооружения, эффективного управления и автономного энергообеспечения. Новая модель «Бойца-21» будет закончена к 2015 году.

Потребность в экзоскелетах с функцией скафандра в ближайшем будущем резко возрастет, ведь полезные ископаемые будут добываться за пределами Земли, а на других планетах физической силы человека будет совсем не достаточно. Так что сюжет «Аватара» вполне может стать реальной историей будущего…

  • Да… Дело идет к механическому солдату с человеческой начинкой. Чем дальше, тем причудливей. А главное, что это все будет и в очень ближайшее время.

  • Чего только не придумают ученые. Жить становится все проще и проще. Надеюсь экзоскелет не сможет ужиться в повседневной жизни, потому что многие уже и так ленятся встать из-за компьютера и сделать самую элементарную зарядку.

    • В повседневной жизни экзоскелет вряд ли будет использоваться, уж слишком громоздкая «одежка». Да и собственный вес 25 кг, называемый легким, нетренированный человек вряд ли выдержит.

  • С одной стороны это очень полезное изобретение, для инвалидов, а с другой это страшная армия, очень опасно! Далее микро чип в мозг и вот тебе бесстрашный воин!

    • http://svagor.com

      До инвалидов экзоскелеты если дойдут когда, то о-о-очень не скоро — этот продукт в первую очередь рассчитан на армейских. А фразу «микрочип тебе в мозг» можно вполне использовать в качестве эмоционального посыла оппоненту — спасибо за идею ))

  • Чем дальше в будущее, тем интересней, скоро уже и терминаторов будут делать 🙂
    Ну а если серьезно, то тема действительна достойная, мне кажется, что такие экзоскелеты могут пригодиться не только в нуждах армий различных стран, но и в быту. Так же можно представить эти экзоскелеты на стройках или в шахтах)

  • Надо же, еще 60 лет назад начали трудиться над экзоскелетом. Наверно за эти годы в государственных научных лабораториях создали что-то потрясающее, раз никакая из стран не стремится рассекречивать свои работы.

  • Самое идеально устройство ето жывой организм,наврядли по своей выжываемости енергетике и само ремонту человек создаст в ближайшое время(если вообще создать)потуги человека напоминают потуги ребёнка.когда ребёнок выростает он понимает наскоко он был наивен.представте ситуацыю поломки выше упомянутого агрегата(даже мелкой)что всё финал?а человек способен на само ремонт.Даже простой сравнительно механизм танк вертолёт дочтаточно часто ламается а тут такое сложное устройство.использовать такой агрегат в качестве усилителя мускул тоже не ефективно прото есть много более простых и заточеных под задачи устройств,например банальный погрузчик.Просто человек как ребёнок хочет потешыть свое самолюбие(папа я могу 🙂 )ну и плюс пиар фантастических фильмов на воплощение фантазий выделяюца громадные средста.Самый идеальный солдат ето человек.

  • Проблема энергоснабжения еще долго будет тормозить развитие технологии в этой области. Пока не будет создан портативный ядерный реактор (как в «Железном человеке» с Дауни-младшим) так и придется солдатам таскать за собой кучу аккумуляторов или ДВС.

    • полностью с тобой согласен

  • Думаю еще лет пять — десять и в сша будут стандартно оснащаться спец войска и еще более усовершенствоваными моделями, и броню противопульную можно будет навесить и вооружение нести плоть до минипушки, вообщем киборги идут…

  • Экзоскелеты в реальных боевых действиях не будут применять еще лет 20-30 точно, так как цена такой игрушки велика, сложная электронная начинка (на поле боя не потащат сис админа спасать агрегат) и человек остается также смертен, как и без него.

  • Проблемы экзоскелета «Hardimen» объяснялись
    1: задержкой обратной связи в гидравлике. Эта проблема сегодня решена только с использованием магнитореологических или электрореологических муфт сцепления противоположного вращения с общим выходным валом. В частности магнитореологическую муфту вместе с волновым редуктором использует Honda в приводе андроида Asimo. Сама схема двух муфт сцепления с общим выходным валом на практике успешно использована ещё в 1957г для управления аэродинамическими плоскостями межконтинентальной крылатой ракеты «Буря» весом 98т. Эта схема по быстродействию в десятки раз лучше гидравлики, но по необъяснимым причинам до сих пор отсутствует в любых ВУЗовских учебниках механики.
    2: Непредсказуемость движений экзоскелета «Hardimen» объяснялись отсутствием компенсации давления масла в управляющих клапанах. К 1970г эта проблема была решена в масштабе одной руки «Hardimen», но проблема с задержкой обратной связи в гидравлике не решена и сегодня. Гидравлических привод — это тупиковый путь в эволюции приводов экзоскелетов, роботов.
    3: проблема задержки обратной связи полностью решена в технически детализованном проекте экзоскелета: institutrobotov.ru/#3 В его схеме «2 муфты сцепления противоположного вращения + редуктор + общий выходной вал» для сцепления муфт использованы электромагнитные силы сцепления между маховиком-ротором и статором. Электромагнитная муфта сцепления с управлением транзисторами имеет задержку реакции обратной связи 0,001сек.

  • Компенсации давления масла в управляющих клапанах — это схема конструкции клапана, в которой силовая помеха от перепада давления масла по разные стороны клапана, многократно меньше управляющей клапаном силы.