Skutečné exoskelety. Nový exoskelet v podobě bot: fungují autonomně a usnadňují pohyb! Fantastické a nic víc
Exoskeletony mohou nejen zvýšit sílu člověka nebo ho chránit o nic horší než silné brnění. Díky těmto kovovým konstrukcím může běžný člověk uběhnout maraton, aniž by se zadýchal, nebo se ponořit do hloubky 300 metrů.
Exoskeletony dokonce dávají paralyzovaným lidem schopnost chodit.
Co je to exoskeleton?
Jedná se o kovový rám do výšky 2-2,5 metru se zdrojem a softwarem. Lidé stále nelétají jako Iron Man, jen kvůli problémům se zdrojem energie – vývojáři zatím nenašli dostatečně lehkou a výkonnou variantu. V budoucnost doufají významní představitelé vědy bezdrátový přenos energie, ale tato myšlenka se zatím neuskutečnila.
Možná nebudeme moci používat exoskeletony neustále, ale je docela možné se na pár hodin cítit jako Tony Stark. Prozradíme vám deset modelů exoskeletonů, které pomáhají lidem v různých profesích, ale i těm, kteří trpí nejrůznějšími nemocemi.
Activelink Power Loader
Pamatujete si na robotický vysokozdvižný vozík z kultovního filmu „Mimozemšťané“? Tento exoskeleton je po něm pojmenován. Vyvinula jej Activelink, dceřiná společnost japonského Panasonicu. Výrobce slibuje, že s pomocí Power Loader zvládne jednou rukou zvednout břemeno o hmotnosti 30 kg i dítě.
Pomocí senzorů exoskeleton „cítí“, když uživatel působí silou, a veškerou práci okamžitě převezme 18 elektromagnetických motorů. Zařízení váží 230 kilogramů, ale ani to neucítíte: díky obvodu kolem nohou se hliníková konstrukce podpírá a netlačí na uživatele.
Jedná se o celou řadu vojenských exoskeletonů – v současnosti je ve vývoji třetí generace. Konstrukce váží pouze 80 kg, ale umožňuje majiteli zvedat břemena o hmotnosti až 90 kg bez cukání.
XOS 2 je bohužel svázán externí zdroj napájení, takže nemá smysl ho používat v bitvě: poškodí se napájecí kabel a exoskelet se promění v hromadu šrotu. Tvůrci se snaží problém s napájením co nejdříve vyřešit a snad XOS 3 přejde na vestavěné baterie.
A tady je další americký vojenský exoskelet. Na rozdíl od předchozího modelu, který byl zcela bez brnění, je TALOS navržen tak, aby se stal štítem pro vojáka. Samozřejmě je příliš brzy mluvit o úplné nezranitelnosti, ale brnění exoskeletu je schopné chránit před šrapnely a kulkami a schopnost pohybovat se po bojišti se 45 kilogramy vybavení je příjemným doplňkem.
O systém se postará majitel: monitoruje mnoho senzorů fyzický stav voják Pokud je zraněn, nafukovací manžety automaticky zastaví krvácení. Kompletní specifikace TALOS jsou klasifikovány - kromě toho jsou v této fázi připraveny pouze prototypy. Finální model vstoupí do služby v armádě Spojených států do roku 2018.
Ne, tento model neudělá z člověka zelené monstrum, ale umožní vám unést 140 kilogramů. V tomto případě systém automaticky rozloží váhu, i když budete držet náklad za zády.
HULC, neboli Human Universal Load Carrier, běží na lithium-polymerové baterie. Plné nabití podle výrobců Lockheed Martin a Berkeley Bionics vydrží 72 hodin provozu. Je docela možné, že tento typ exoskeletonu jako první vstoupí do služby se Spojenými státy.
Jetpack
Uběhnout míli (1,6 km) za 4 minuty se 45 kg vybavení? Nový produkt Jetpack financovaný americkou Agenturou pro pokročilé obranné výzkumné projekty (DARPA) to umožňuje. Jistě, mluvíme o tom o vycvičených vojácích: běžný člověk takové rychlosti nedosáhne, ale vývoj směřuje i k vojenským potřebám.
Je pozoruhodné, že exoskeleton rozpozná poškození, které může majitel obdržet. Pokud si voják poraní koleno, systém automaticky zvýší podporu v tomto místě tak, že si toho člověk ani nevšimne. Zlomeninu samozřejmě nebude možné kompenzovat, ale i v tomto případě se Jetpack ukáže jako skutečný zachránce: i když se tam nedostanete, je docela možné se dostat na lékařskou stanici s její pomocí.
Měkký exosuit
Exoskeletony nejsou vždy horou kovu. Podle alespoň, to je názor pracovníků Weissova institutu na Harvardské univerzitě (USA), kteří vytvořili prototyp exoskeletu, který lze nosit pod oblečením, jako termoprádlo. O projekt se již začala zajímat DARPA a podepsala smlouvu na 2,9 milionu dolarů.
Soft Exosuit bude vyroben z funkční látky šněrované senzory. Takový exoskelet nebude bránit pohybům, ale bude schopen analyzovat lidské pohyby lépe než tuhá struktura. Vývojáři se zaměřují na prevenci muskuloskeletálních zranění v bojových prostředích, ale Soft Exosuit má také aplikace v poklidný život: pomůže sportovcům při tréninku, handicapovaným a starším lidem - při každodenních činnostech.
Stejně jako Power Loader byl tento exoskeleton vyvinut v Japonsku. Jeho celé jméno je Hybrid Assistive Limb. Zařízení bylo poprvé představeno v roce 1997 společností Cyberdine Inc a nyní se po sérii prototypů používají dva modely: HAL 3 (obnovení motorických funkcí nohou) a HAL 5 (obnovení paží, nohou a trupu). ).
Od roku 2013 přijala HAL více než 130 japonských klinik pro rehabilitaci pacientů s chronickými svalovými a nervové soustavy. Ve stejném roce byl HAL vydán certifikát pro použití v Evropě. Pozoruhodné je, že exoskelet lze pronajmout – v Japonsku je měsíční poplatek za HAL 5 asi 17 tisíc dolarů.
Mobilní oblek
Další japonský vynález. Tento exoskeleton, spíše skafandr, byl vytvořen k odstranění následků nehody na jaderná elektrárna Fukušima.
Vychází z již zmíněného HAL, ale jeho funkce jsou zcela odlišné. Mobile Suit neobnovuje motorické schopnosti, ale zvyšuje sílu člověka a chrání ho před zářením a přehřátím.
"ExoAtlet"
Opět lékařský model, ale tentokrát vyrobený v Rusku. Umožní to paralyzovaným lidem odmítnout invalidní vozík a chodit samostatně. ExoAtlet je podle vývojářů určen pro léčebnou i sociální rehabilitaci pacientů.
První testy mechanismu na pacientech začnou tento měsíc. Ze 700 kandidátů s muskuloskeletálními poruchami byli vybráni účastníci pro klinickou studii, která zahrnovala 30hodinový školicí kurz na ExoAtlet. Poté bude rozhodnuto o dodání modelu zdravotnickým zařízením.
Titanové rameno
V roce 2013 studenti Pensylvánské univerzity obdrželi cenu Jasona Dysona za svůj vynález Titan Arm. Zpevňuje pouze paže a základ konstrukce je v batohu, kde se rozkládá zátěž. S tímto exoskeletem může každý zvednout 18kilogramový náklad, jako by nic nevážil.
Tento model je víceúčelový: lze jej použít ve výrobě, kde je vyžadováno zvedání těžkých břemen, u osob s narušenou motorickou funkcí rukou nebo při rehabilitaci po úrazech a operacích. Ale hlavní výhodou Titan Arm, díky které porotci dali tomuto vývoji první místo, jsou jeho relativně nízké výrobní náklady. Zařízení pořídíte za zhruba 10 tisíc dolarů. Pro srovnání: průměrné náklady předchozích devět modelů je 90 tisíc dolarů. Na momentálně Exoskelet prochází řadou klinických zkoušek, zahájení prodeje zatím nebylo oznámeno.
Zavedení
softwarový stroj exoskeleton
Relevance tématu práce v kurzu kvůli tomu, že exoskeletony se používají v mnoha oblastech vědy a techniky a není jich málo oblasti zájmu použití exoskeletonů v medicíně a zbraních zemí. V budoucnu se exoskeletony mohou stát nedílnou součástí našich životů, proto o nich musíte znát alespoň základní informace.
Předmětem výzkumu v práce v kurzu je historie a tvorba exosketů.
Účel práce v kurzu je studovat aplikaci exoskeletonů v medicíně, zbraních a dalších oborech.
K dosažení tohoto cíle se práce v kurzu zaměřuje na následující: výzkumné úkoly:
1. Úvaha o návrhu nejjednoduššího exoskeletu;
2. Studium oblasti použití exoskeletů.
3. Studium historie vzniku a vývoje exoskeletu;
4. Přehled strojů a mechanismů používaných jako exoskelet.
5. Odůvodnění budoucího použití a modernizace exoskeletu;
Co je to exoskeleton?
softwarový stroj exoskeleton
Exoskelemt (z řeckého Eosch - vnější a ukelephpt - kostra) je zařízení určené ke zvýšení lidské síly díky vnějšímu rámu.
Exoskeleton sleduje lidskou biomechaniku, aby úměrně zvýšil úsilí během pohybu. Nesmí chybět senzory, které sledují stav lidského těla, pohyb jeho nohou, rukou, svalů (a v budoucnu možná i myšlenek), mechanická kostra s pohonem končetin a počítačový program, pracující na základě matematického modelu pohybu lidského těla, který na základě dat ze senzorů řídí celý tento exoskelet.
Kdo vynalezl exoskeleton?
Kde to všechno začalo
Exoskeleton - externí typ kostra u některých bezobratlých živočichů. Nejstarší zkamenělé exoskelety pocházejí přibližně z doby před 550 miliony let. Exoskeleton je charakteristický pro většinu bezobratlých, ve kterém je prezentován ve formě schránky (mnozí prvoci, měkkýši) nebo kutikuly ( chitinózní skořápkačlenovci). Bezobratlí (lat. Invertebrata) jsou rozděleni do více než dvaceti stejných skupin vysokých typů (největší z nich jsou členovci, škrkavky a měkkýši). Členovci (lat. Arthropoda) jsou druhem prvoků, mezi které patří hmyz, korýši, pavoukovci a stonožky. Z hlediska počtu druhů a rozšíření ji lze považovat za nejvíce prosperující skupinu živých organismů. Počet druhů členovců převyšuje počet druhů všech ostatních zvířat dohromady.
Mušle korýšů
Na základě těchto nejnovějších údajů můžeme dojít k závěru: exoskelet vynalezla příroda. Vymyslela ho a velmi aktivně používá ve svých výtvorech. A člověk se v určitém okamžiku rozhodl, spoléhajíc na svůj intelekt, jít cestou přírody a také si vytvořit exoskelet. Podobné zařízení, až na zvýšení schopností zdravý člověk, může pomoci pacientům s onemocněním pohybového aparátu
έξω - vnější a σκελετος - kostra) - zařízení určené ke zvýšení lidské síly díky vnějšímu rámu.Exoskeleton sleduje lidskou biomechaniku, aby úměrně zvýšil úsilí během pohybu. Podle otevřených tiskových zpráv byly v současné době vytvořeny skutečné pracovní vzorky v Japonsku a USA. Exoskeleton lze integrovat do skafandru.
Příběh
První exoskelet byl společně vyvinut General Electric a armádou Spojených států v 60. letech a byl nazván Hardiman. Dokázal zvednout 110 kg se zvedací silou 4,5 kg. Bylo to však nepraktické kvůli své značné hmotnosti 680 kg. Projekt nebyl úspěšný. Jakýkoli pokus použít celý exoskelet měl za následek intenzivní nekontrolovaný pohyb, což vedlo k tomu, že nikdy nebyl testován s osobou uvnitř. Další studie se zaměřily na jednu paži. Přestože měl zvednout 340 kg, jeho hmotnost byla tři čtvrtě tuny, což byl dvojnásobek jeho nosnosti. Bez toho, aby všechny komponenty fungovaly dohromady praktická aplikace Hardimanův projekt byl omezený.
Směry vývoje
Hlavním směrem vývoje je vojenské aplikace exoskeletony. Cílem je vytvořit brnění, které se kombinuje palebná síla a pancéřování tanků, lidskou mobilitu a rychlost a výrazně zvyšuje sílu toho, kdo exoskeleton používá.
Další možnou oblastí použití exoskeletonů je pomoc zraněným lidem a lidem se zdravotním postižením, starším lidem, kteří mají vzhledem ke svému věku problémy s pohybovým aparátem.
Úpravy exoskeletů, ale i jejich jednotlivé modely, mohou záchranářům významně pomoci při odklízení sutin zřícených budov. V tomto případě může exoskelet ochránit zachránce před padajícími úlomky.
V dnešní době je velkou překážkou zahájení stavby plnohodnotných exoskeletů nedostatek vhodných zdrojů energie, které by mohly umožnit stroji dlouhodobě autonomní provoz.
V populární kultuře
- Ve hře "C&C: Red alert 3" mají všechny 3 strany exoskeletony. Pro SSSR je to oblek operátora Tesla PC, pro Alianci je to oblek Cryo (Chrono) - Legionnaire a pro Impérium je to oblek bojových andělů. V předchozích dílech série se exoskeletony také často používají poměrně široce.
- Koncept brnění s exoskeletem byl poprvé nastíněn v románu Tom Swift a jeho Jet marine ( angličtina), vydané v roce 1954.
- V románu I. A. Efremova „Mlhovina v Andromedě“ (1957) použily hvězdné expedice elektromechanické „skákací kostry“, které se nosily přes skafandry k pohybu v podmínkách zvýšené gravitace.
- Hrdinové románu Roberta Heinleina Starship Troopers (1959) používají obrněné bojové obleky s integrovanými exoskelety, které jim umožňují běhat a skákat do velkých výšek pomocí vestavěných raketových motorů, vybavených řadou zbraní a dalšího vybavení.
- V románu Stanislawa Lema Fiasko (1987) pilot Angus Parvis pátrá po zmizelé skupině lidí, mezi něž patří i jeden z Lemových pravidelných hrdinů, pilot Pirx. K hledání Parvis používá obří humanoidní exoskeleton („velký chodec“) – Diglator.
- Ve vesmíru Warhammer 40 000 používají exoskeletony (nebo spíše elektrické brnění, které jim teoreticky odpovídá) bitevní bratři Vesmírných mariňáků a také Sisters of Battle. A jednotky říše Tau používají řadu exoskeletonů. Průzkumný XV15, XV25, s maskovacími poli, úder XV8 „Crisis“, vybavený proudovými motory a širokou škálou zbraní, exoskeletony palebné podpory XV88 „Broadside“ (ve skutečnosti kvůli velikosti (3 metry na výšku) a přítomnosti kabiny XV8 „Crisis“ a XV88 „Broadside“ nelze považovat za exoskelety, ačkoli mají podobný název jako „bitevní oblek“ XV15 a XV25, vybavené mocná zbraň a experimentální velitelský exoskelet XV22.
- Ve vesmíru StarCraft nosí terranští pěšáci (stejně jako protosští válečníci) exoskelety.
- Ve vesmíru her ze série „Fallout“ můžete také použít „ silové brnění“, miniatura se používá k napájení tohoto brnění jaderný reaktor. Zvyšuje třídu obrany postavy a její sílu.
- Hry „Operation Silent Storm“ a „Operation Silent Storm: Sentinels“ jsou založeny na alternativní historie světové války, kde byly bojové exoskelety Panzerklein (německy zkreslené) zařazeny do nabídky skutečně existujících zbraní těch let. malé nádrže), schopný nést různé zbraně (letecké dělo ShKAS, protitanková puška atd.).
- V animovaném seriálu Echo Platoon jsou hlavním typem vojenského vybavení echo letadla, což jsou v podstatě exoskeletony.
- Myšlenka exoskeletonu je použita v počítačové hře S.T.A.L.K.E.R. “, jeho prequel „S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky“ a pokračování „S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat“. Vnější rám umožňuje nést více věcí, další brnění poskytuje dodatečná ochrana před fyzickým poškozením, ale kvůli těžkosti a objemnosti konstrukce se rychlý běh stává nemožným. S odpovídajícím zlepšením je však běh možný.
- Komiksový hrdina Marvel „Iron Man“ vytváří sérii exoskeletonů na základě miniaturního reaktoru, který vynalezl. Tyto exoskelety jsou schopné letu a jsou vybaveny řadou zbraní a zařízení.
- Ve filmu "Hod kobry" (eng. G.I. Joe: Vzestup z Cobry) hlavní postavy používají exoskeletony (identické s těmi, které jsou uvedeny ve hře "Crysis").
- Ve filmu „District č. 9“ používá hlavní hrdina, utíkající před pronásledováním, mimozemský exoskelet, i když takové zařízení lze z hlediska povahy jeho interakce s operátorem přirovnat spíše k lehkému tanku ovládanému myslí.
- Ve hře "Crysis" a jejím pokračování je speciální jednotka oblečena do exoskeletonů (s trochu jiným principem fungování: existují mechanické zesilovače, ale místo konvenční neprůstřelné vesty je použito nanotechnologické brnění). Mají zvýšenou sílu, schopnost stát se neviditelnými a také řadu stimulujících přísad, které mohou několikrát zvýšit sílu a rychlost člověka. Použití funkčnosti obleku exoskeletonu je klíčovým prvkem herní mechaniky v počítačové hře „Crysis“.
- Ve hře „Section 8“ jsou vojáci (bez ohledu na to, zda hrají za bojovníka ze sektoru 8 nebo rebela) oblečeni do exoskeletonů. Mají zvýšenou sílu, zvýšenou rychlost, schopnost létat až několik metrů a schopnost používat jakékoli vybavení (tanky, zbraně, roboty).
- V počítačové hře „Chaser“ je mise, která se kompletně provádí v exoskeletu. Ve hře se jedná o poměrně objemný a pomalý design, což je kompenzováno tím, že nese silné zbraně - kulomet a granátomet. Kromě provádění vojenských operací není exoskeleton určen k ničemu jinému - obě „paže“ jsou ve skutečnosti držáky na zbraně. Je pozoruhodné, že se akce odehrává na Marsu.
- Ve vesmíru hry „Halo“ byl hlavní hrdina Master Chief (John-117) oblečen do exoskeletu Mjolnir, což byl také skafandr.
- V herní sérii Bet on Soldier byl exoskeleton jednou z hlavních bojových jednotek.
- Ve hře Metal Gear Pevný exoskeleton využívá Gray Fox.
- Ve filmech „Matrix. Reloaded“ a „The Matrix. Revolution“ lidé používají exoskeletony APU (Armored Personnel Units) k ochraně Zeonu.
- Ve filmu Avatar se exoskeletony používají i pro vojenské účely.
- Ve filmu Vetřelci, poručík Ellen Ripley používá exoskeleton loader v závěrečné bitvě proti mimozemské matce.
- Ve hře „Alien vs. Predator“ používají pozemské jednotky bojový exoskelet „Alice“.
- V online hře Total Influence používají žoldáci exoskeletony Tank Armor a FEA (Female Exo Armor).
- Ve hře Killzone 3 je jedna z misí dokončena pomocí exoskeletu, který má vestavěné zbraně a jet pack.
- Ve hře Vanquish má hlavní hrdina na sobě exoskelet vybavený tryskovým urychlovačem a systémem dilatace času.
- Ve filmu „Spy Kids. Celou dobu na světě“ hlavní hrdina používá „ruce kladiva“ a „dupané ruce“ používané ke zvýšení fyzické síly.
- V knihách série "Ancient" od Sergeje Tarmasheva používá Commonwealth vesmírné exoskelety jako bojovník. (100 exoskeletonů Titanů je na palubě lodí třídy Immutable).
- V počítačové hře F.E.A.R. 3, v některých kapitolách je možnost použít obrněného robota, což je exoskeleton.
- V počítačové hře Chrome jsou všichni vojáci vybaveni exoskeletem.
- V počítačové hře Red Faction: Armageddon může hlavní hrdina ovládat exoskeleton L.E.O. vybavený těžkým kulometem a raketometem a schopným udeřit levou „rukou“.
- V počítačové hře Mass Effect 3 se používají bojové roboty Atlas, což je exoskeleton, je také brnění kapitána Sheparda, což je částečně exoskeleton (schopnost zabudovat adrenalinový modul, modul pro zvýšení síly atd.)
- V počítačových hrách Parkan a Parkan 2 se exoskeletony používají v bojových oblecích.
Viz také
Poznámky
Odkazy
- [email protected]: Američané jsou připraveni umístit pěchotní exoskelety na dopravní pás
- Nositelný oblek Power Assist
- Irsko On-line: Japonec upoutaný na invalidní vozík se dívá na robotický oblek (anglicky)
- Stavba skutečného Iron Mana
- Pentagon vyvine superobleky
- inventors.about.com - Exoskeleton (anglicky)
- LIFESUIT Robotický exoskeleton
Filmografie
- „Z vědeckého hlediska. Udělej ze mě supermana" Nahá věda. Udělej ze mě superčlověka ) je populárně vědecký film produkovaný National Geographic v roce 2010.
Nadace Wikimedia.
2010. V posledních letech Objevilo se mnoho gadgetů a zařízení, které slouží k rehabilitaci lidí s postižením a usnadňují jim život, zvyšují mobilitu, zlepšují fyzikální parametry , snížené nebo ztracené kvůli různé nemoci a zranění. Ale možná většina pozoruhodná událost
se stal vznik exoskeletonů, které se využívají nejen jako rehabilitační zařízení, ale i v běžném životě. Exoskeletony udělaly skutečnou revoluci v rehabilitaci a umožnily to, co se ještě před pár desítkami let zdálo fantastické – dostat ochrnutého člověka z invalidního vozíku a obnovit jeho schopnost chodit. Kdy a jak se exoskeletony poprvé objevily? co jsou zač? Jaké modely exoskeletonů jsou určeny pro osoby se zdravotním postižením? kolik stojí? Existují taková zařízení v Rusku? Zkusme najít odpovědi na tyto otázky a přijít na to, co to vlastně je - drahá hračka
nebo reálná zařízení, která mohou nahradit invalidní vozíky.
Od bojových robotů po lékařské vybavení
Myšlenka na vytvoření exoskeletonu patří ruskému strojnímu inženýrovi Nikolai Youngovi, který žil a pracoval v USA. Na konci 80. let 19. století si na toto téma nechal zaregistrovat několik patentů. Yagn věřil, že takové zařízení by člověku usnadnilo chůzi a běh, ale především byl exoskeleton podle výpočtů vynálezce určen pro vojáky. Spisovatelé sci-fi výrazně přispěli k vývoji exoskeletonů, jak se často stávalo u mnoha vynálezů. Dobrým příkladem je román Roberta Hanleina, vydaný na konci padesátých let.“, ve kterém vojáci vesmírné námořní pěchoty bojovali s mimozemskými monstry ve speciálních rámových oblecích, které jim usnadňovaly pohyb a nošení zbraní a munice.
Není divu, že první exoskelety byly vyvinuty pro potřeby armády. Průkopníkem v této oblasti byla americká společnost General Electric, jejíž specialisté na objednávku amerického ministerstva obrany vytvořili v 60. letech minulého století Hardimanův exoskelet. Jeho obsluha mohla s námahou zvednout 4,5 kg závaží zvednout břemeno o hmotnosti 110 kg. Hardiman byl však příliš nepraktický kvůli své obrovské hmotnosti 680 kg, což značně ztěžovalo jeho použití. Další nevýhodou prvních exoskeletů, která znemožňovala jejich praktické využití, byly nekontrolované intenzivní pohyby.
První vývoj exoskeletonů určených pro lékařské účely začal koncem 70. let 20. století. Průkopníkem v této oblasti byl jugoslávský vědec Miomir Vukobratovič, který vyvinul pneumaticky poháněný exoskelet, který byl navržen tak, aby pomohl ochrnutým lidem postavit se na nohy. Vukobratovičův projekt vytvořil základ exoskeletu pro osoby se zdravotním postižením, vytvořeného na počátku 80. let v Ústředním ústavu traumatologie a ortopedie pojmenovaného po N. N. Priorová.
Navzdory skutečnosti, že myšlenka využití externího rámu pro posílení lidské svalové síly a využití takového zařízení pro rehabilitaci lidí s lézemi pohybového aparátu byla na povrchu, nebylo možné tuto myšlenku uvést do praxe. velmi dlouhou dobu. Nedokonalá technologie, nedostatek potřebné materiály, nedostatek mobilních zdrojů energie - to vše neumožnilo vytvoření exoskeletu, který by bylo možné použít v praktické lékařství A každodenní život lidé se zdravotním postižením. Tyto úspěchy vědců a inženýrů bylo možné realizovat pouze s nástup XXI století.
V roce 2008 představila japonská společnost Cyberdyne robotický oblek HAL, který byl navržen tak, aby pomáhal lidem s postižením a ochrnutým lidem. Mezi prvními vznikly také exoskelet ReWalk izraelské společnosti ReWalk Robotics, novozélandský exoskelet REX společnosti REX P a americký vývoj Ekso Bionics společnosti Ekso Bionics GT.
Robot s anatomickou parametrizací
Co jsou moderní exoskeletony? Termín "exoskeleton" pochází z řečtiny. exo - vnější a skeletos - kostra, tzn. tento výraz lze přeložit jako „vnější kostra“. Vzhledem k tomu, že tento design je vybaven mnoha elektronických zařízení, exoskeletonům se někdy říká nositelné roboty.
Aniž bychom zacházeli do technických detailů, exoskeleton lze popsat jako vnější rám, který je upevněn na lidském těle a umožňuje mu pohyb zvýšením svalové síly a rozšířením rozsahu pohybu. V některých případech může exoskeleton zcela převzít motorické funkce člověka, napodobovat přirozené pohyby při chůzi, vstávání ze sedu a zpět atd.
Exoskeleton opakuje biomechaniku lidského těla a úměrně zvyšuje úsilí při pohybech jeho různých částí. Optimální fungování biomechanického systému člověk/exoskelet je založeno na stanovení korespondence mezi různými anatomickými a fyziologickými rysy lidského těla a parametry mechanického zařízení - vnějšího rámu exoskeletu. Tyto korespondence mezi lidským tělem a exoskeletem se nazývají anatomická parametrizace. Čím přesněji a jemněji anatomická parametrizace jinými slovy, přizpůsobení konstrukčních prvků exoskeletu lidskému tělu, tím funkčnější a pohodlnější bude jeho použití.
Exoskeleton se ovládá pomocí joysticku, tlačítek namontovaných na těle nebo o berlích nebo bezdrátově přes chytrý telefon, tablet nebo počítač. V závislosti na technické možnosti a softwaru může exoskelet provádět příkazy „vstaň“, „sedni“, „choď“, „stoj“, „otoč se“ atd. Tito. Současné modely exoskeletů jsou nejčastěji řízeny pohybovými algoritmy předprogramovanými v programu a uživatel pouze sleduje zadané příkazy a v případě potřeby koriguje pohyby pomocí ovladačů.
Návrháři a vývojáři exoskeletů již dnes pracují na zásadní změně ovládání exoskeletu a přechodu od pohybových algoritmů předprogramovaných v programu k provádění uživatelských příkazů, které jim dává síla myšlenky. Tito. pohyby exoskeletu budou prováděny stejným způsobem jako v obyčejný člověk: z mozku je vysílán příkaz do svalů a v lidském těle dochází k různým pohybům vč. pohyb v prostoru. Ale pohyby nebudou prováděny svaly, ale exoskeletem. Tato příležitost se naskytla s příchodem rozhraní mozek-počítač. Vývojem neurálních rozhraní a jejich implementací do designu exoskeletonů vč. a v Rusku.
V současné době se lékařské exoskeletony vyrábějí v mnoha zemích světa, ale nejčastěji se jedná o amatérské vývojové projekty nebo prototypy, které nespadají do veřejné sféry. sériová výroba. Plnohodnotná výroba exoskeletonů používaných při rehabilitaci lidí s postižením nebo v běžném životě je v zemích jako Japonsko, USA, Izrael, Nový Zéland, Jižní Korea, Rusko, Čína.
V současné době se jich vyrábí dostatek velký počet lékařské exoskeletony, ne všechny jsou však široce využívány v rehabilitační praxi a jen některé jsou určeny pro použití v domácích podmínkách. Podívejme se na nejoblíbenější modely moderních exoskeletonů.
Společnost REX Bionics byla jednou z prvních na světě, která vyráběla exoskeletony pro osoby se zdravotním postižením. Exoskeleton REX je jedním z mála modelů použitelných v domácích podmínkách.
Model REX P je určen pro rehabilitaci a domácí použití. Využít jej můžete i pro pohyb mimo domov, ale to je vzhledem k výrazným rozměrům zařízení značně problematické. Určeno pro uživatele s onemocněním pohybového aparátu vč. a s vysokými míšními lézemi v cervikální oblasti.
Umožňuje chodit vpřed a vzad, otáčet se, sedět a stát, stát na jedné noze, chodit do schodů a po nakloněných rovinách. Vysokokapacitní vyjímatelná baterie umožňuje používat exoskeleton po celý den. Když se uživatel nehýbe, nedochází k plýtvání energií baterie. Ovládání pomocí joysticku a ovládacích tlačítek. Docela jednoduché a snadné použití. Dejte na 5-10 minut.
Hmotnost - 38 kg. Určeno pro uživatele s výškou od 1 m 42 cm do 1 m 93 cm a tělesnou hmotností do 100 kg.
Cena - od 8 milionů rublů.
Vyrábí americká společnost Ekso Bionics, která vyvíjí a vyrábí inteligentní exoskeletony pro různé účely vč. a lékařské. Nejnovější model exoskeleton od Ekso Bionics byl představen na CeBIT-2017 v Hannoveru.
Ekso Bionics se používá k rehabilitaci pacientů s onemocněním a poraněním míchy, lézí pohybového aparátu, nervosvalová onemocnění. Konstrukce umožňuje udržet tělo pacienta ve vzpřímené poloze, takže pracuje pouze s vlastní vahou. Vybaveno systémem pro stabilizaci a podporu hlezenního kloubu. Nastavuje úhel ohybu kyčelních a kolenních kloubů a vybírá ten nejoptimálnější.
Má poměrně kompaktní rozměry: 1,6 m × 0,5 m × 0,4 m Hmotnost - 21,4 kg. Určeno pro pacienty s tělesnou hmotností do 100 kg, výškou 1 m 60 cm až 1 m 90 cm a šířkou boků do 42 cm.
Cena - od 7,5 milionu rublů.
Jeden z nejpokročilejších a nejpropracovanějších exoskeletonů. Vyrábí izraelská společnost ReWalk Robitics. V současné době se vyrábí šestý model exoskeletonu společnosti – ReWalk Personal 6.0, který je mnohem méně objemný a kompaktnější než předchozí modely. Exoskeletony ReWalk jsou určeny pro rehabilitaci a použití v každodenním životě.
Je vybavena pánevním opěrným rámem a kotníkovými rámy, má náklonové senzory, je vybavena inteligentním systémem ovládání a zápěstním komunikátorem, pomocí kterého se ovládá exoskeleton.
Hmotnost exoskeletonu ReWalk je 25 kg. Určeno pro pacienty s hmotností do 80 kg. Baterie může pracovat bez nabíjení 3 hodiny, doba jejího nabíjení je 5-8 hodin.
Cena - od 3,5 milionu rublů.
Exoskeleton HAL vyrábí japonská společnost Cyberdyne. Má dvě modifikace: HAL 3 a HAL 5. Obě modifikace slouží k rehabilitaci a rekonvalescenci pacientů s lézí míchy, pohybového aparátu a nervosvalových onemocnění. HAL 3 je určen k obnovení motorické funkce dolních končetin, HAL 5 - horních a dolních končetin a trupu.
Charakteristickým rysem exoskeletonů HAL je přítomnost zpětná vazba mezi zařízením a lidským tělem. Serva exoskeletu HAL jsou poháněna impulsy přijatými z lidských svalů. Tyto impulsy jsou detekovány speciálními senzory připevněnými na kůži pacienta. Impulzy ze svalů jsou čteny senzory a odesílány do procesoru, který vyhodnocuje míru zátěže a pohání potřebná serva exoskeletu. Mozek se tak znovu učí, jak ovládat svaly trupu, paží a nohou.
Konstrukce obou modifikací exoskeletu HAL je skládací a umožňuje jejich použití pro jednu nebo obě končetiny. HAL 3 lze použít pro jednu nebo dvě nohy, HAL 5 - pro jednu nebo dvě ruce a nohy.
Hmotnost modelu HAL 3 je 10 kg. HAL 5 váží 12 kg. Oba jsou určeny pro pacienty s hmotností do 80 kg. Napájecí systém zajišťuje nepřetržitý provoz zařízení po dobu 1 až 1,5 hodiny.
Cenu exoskeletonů HAL výrobce neuvádí, protože nejdou do prodeje, ale jsou pronajímány zdravotnickým zařízením na dobu 5 let.
To je dost nový vývoj americká společnost Parker Hannifin Corporation, která vstoupila na trh v loňském roce. Indego je určeno pro použití při rehabilitaci i v domácnosti.
Charakteristickým rysem Indega je modulární konstrukce, která umožňuje sestavit a upravit všechny části exoskeletu na konkrétního uživatele přímo při nasazování. Baterie poskytuje 4 hodiny nepřetržitého provozu.
Exoskeleton Indego vám umožňuje vstát a sednout si, jít vpřed, stát v klidu a předklonit se. S jeho pomocí ale nebudete moci vylézt po schodech nahoru a dolů. Ovládací prvky Indego a informace o stavu systému lze zobrazit na chytrém telefonu.
Hmotnost indego - 12 kg. Provedení je určeno pro uživatele s výškou od 1 m 55 cm do 1 m 91 cm a tělesnou hmotností do 113 kg.
Cena - od 4,5 milionu rublů.
ExoAtlet
To je zatím jediné domácí model exoskeleton, který je sériově vyráběn a je již dodáván do zdravotnických zařízení a rehabilitační centra Rusko. ExoAtlet byl vyvinut v inovačním centru Skolkovo.
ExoAtlet lze použít jak pro rehabilitaci a doma, tak i pro rekonvalescenci pacientů, kteří prodělali mrtvici. Jeho funkcí je schopnost provádět změny v algoritmu, když uživatel používá a získává určité dovednosti. Tito. ExoAtlet lze přizpůsobit každému konkrétnímu uživateli a jeho individuálním preferencím při používání exoskeletonu. Další možností je elektrická stimulace svalů pomocí impulsů synchronizovaných s pohyby exoskeletu.
Hmotnost konstrukce je 20 kg.
Cena - od 1,5 milionu rublů.
Exoskeletony jsou robotické obleky, od protetických po plně uzavřené skafandry, které umožňují lidem provádět akce, které jsou buď obtížné, nebo nemožné. Exoskeletony se liší velikostí, od lehkých manipulátorů až po obří stroje (mechs). Ruský inženýr Nikolai Yagn je považován za vynálezce prvního exoskeletu. V moderní době exoskeletony nabývají na síle, a to díky rychlému rozvoji vědy a techniky: dávají lidem nadlidskou sílu, schopnost chodit – lidem s postižením, rychleji se pohybovat a dokonce létat. V ideálním případě potřebujeme exoskeleton" Iron Man„ze stejnojmenného filmu. Ve skutečnosti vám pracovní oblek vystačí na zvednutí stovek kilogramů bez větší námahy.
Již letos začnou ruské ozbrojené síly dostávat první sériový exoskelet EO-01.02 z produkce GB Engineering. Systém zjednoduší úkoly spojené s nucenými pochody na dlouhé vzdálenosti a nošením těžkých břemen, čímž účinně odlehčí páteři. Nový produkt již vojáci otestovali a zejména byl použit v Sýrii. Podle generálního ředitele společnosti, která produkt vyvinula, Sergeje Smaglyuka, jeden důstojník v exoskeletonu nesl 35kilogramový ovládací panel po dobu devíti hodin. robotický komplex vůle "-6" a téměř není unavený.
- Životopis Ferdinand Foch krátký životopis
- Isaev I.F., Mishchenko A.I., Shiyanov E.N. Pedagogika - soubor n1.doc. Slastenin V.A. Metody pedagogické práce - soubor n1.doc Slastenin v pedagogice m akademie
- Daňové účetnictví státních institucí Postup při výpočtu daně a záloh
- Návrat do práce na příkaz inspektorátu práce