Ведущие страны занимаются разработкой экзоскелетов для включения в перспективные боевые экипировки.
Экзоскелет: от фантастики к реальности
| Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего? — Восток-Сервис-Ростов-на-Дону | Применение экзоскелета позволяет снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат в среднем на 50%, перенося вес груза через внешний каркас в опорную площадку стопы экзоскелета. |
| Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих - МК | Новая реальность: как экзоскелеты постепенно станут частью нашей жизни. Экзоскелеты появляются в новостях нечасто и кажутся вещью из будущего – наравне с летающими такси и роботами-андроидами. |
| Инженер в тверской глубинке создает недорогие экзоскелеты, чтобы помочь парализованным людям | Гидравлический экзоскелет HULC помогает солдатам выдерживать сверхчеловеческие нагрузки, позволяя нести до 90 кг груза по пересеченной местности в течение нескольких часов без перерыва, сохраняя при этом максимальную мобильность. |
Встать на ноги: как экзоскелеты заново учат ходить
Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. #Все новости. Технология экзоскелетов представляет собой инновационный подход, который открывает новые перспективы в области медицины и промышленности. Экзоскелеты — это устройства, разработанные для усиления и поддержки движений человеческого тела. ЭкзоМех это открытый проект разрабатывающий различные бионические устройства, такие как экзоскелеты, протезы, нейроприводы и другие механизмы, расширяющие, усиливающие или изменяющие возможности человека. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца.
Встать на ноги: как экзоскелеты заново учат ходить
И сегодня мы расскажем про 5 реально существующих их моделей. Они задались целью создать персональную броню для каждого солдата, которая пусть и не сделает его полностью неуязвимым, зато намного увеличит физические возможности и шанс выжить во время боевых действий. Американский армейский экзоскелет TALOS В основе системы TALOS лежит бронированный экзоскелет, который не только защищает солдата от попадания в него пуль и осколков, но также позволяет ему легко и свободно передвигаться по полю боя со снаряжением массой до 45 килограммов. Он оснащен множеством датчиков, отслеживающих физическое состояние солдата, а система надувных манжетов позволит в автоматическом режиме останавливать кровотечение при получении раны. Тем более что на данный момент существуют лишь первые его прототипы. Ожидается, что окончательная версия костюма будет принята на вооружение армии США в 2018 году. Данный экзоскелет многократно увеличивает силу человека в нем, а также защищает его от ряда внешних воздействий. Костюм предназначен, в первую очередь, для военных логистов, которым нужно переносить тяжелые грузы. В этом XOS 2, действительно, хорош. Он также позволяет человеку разбивать кирпичные стены и перебивать деревянные брусья. Экзоскелет работает только будучи подключенным к автономному источнику энергии.
Разнообразие и изменчивость боевых условий, а также различие тактических задач делают важным такой критерий экзоскелетов как их универсальность. Разработка модульной системы стала решением, которое позволяет регулировать комплектацию отдельно взятого устройства в зависимости от поставленной цели посредством смены конфигурации. Из-за сложности в управлении наиболее габаритными устройствами возникает также необходимость автоматизации части функций, которые связаны с эксплуатацией вооружения. К новым устройствам предъявляются требования по синхронизации экзоскелета с переносимым боекомплектом, что в свою очередь стимулирует развитие новых линеек вооружения, которые совместимы с такими устройствами, и соответствующим ПО. Военное ремесло является и драйвером НТП научно-технического прогресса , и одним из его главных бенефициаров. Развитие умных систем не прошло мимо индустрии экзоскелетов — данные технологии в потенциале могут быть использованы в аппаратуре распознавания «свой-чужой», средствах обработки и отображения информации, ориентирования и предупреждения об опасности. В то время как первые модели экзоскелетов для военных мало чем отличались от производственных экземпляров, новейшие образцы помимо стандартной системы с «ногами» включают в себя также дополнительные элементы экипировки специальные каски, бронежилеты, перчатки и тп.
В дальнейшем список сопутствующего дополнительного обмундирования для защиты, ведения боя и жизнеобеспечения будет только расширяться.
Разворот на месте происходит по команде инструктора, костюм сам переносит центр тяжести и дает команду мышцам. Экзоскелет весит под тридцать килограммов, но для параолимпийского чемпиона Виталия Данилова это не тяжесть, а наоборот фактор силы, ведь он снова может ходить. Хочется двигаться больше и больше", — заметил победитель паралимпийских игр Виталий Данилов. Инновационное решение этого прототипа в его модульности. Экзоскелет как трансформер принимает любую форму в зависимости от диагноза пациента. Широкий диапазон реабилитации — безусловный плюс экзоскелета.
Единственный минус — цена в пять, а то и шесть миллионов рублей. Такие прототипы, как правило, есть только у современных многопрофильных больниц. Пока одни производители помогают встать на ноги больным, другие хотят протянуть руку помощи здоровым.
Реабилитация приводит к повышению толерантности к физическим нагрузкам, увеличению силы мышц, повышению устойчивости при ходьбе, уменьшению спастичности, нормализации артериального давления, улучшению функций желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Положительные изменения отмечаются в психологическом статусе пациентов, в частности, уменьшении степени выраженности депрессии.
Экзоскелет: от фантастики к реальности
Сначала устройство будут использовать исключительно для диагностики. Металлический каркас скелета, на который установлено множество датчиков, ученые наденут на здоровых людей и на их примере сформируют базу данных правильных движений. Это позволит специалистам получить универсальный портрет идеальной походки человека. Затем инженеры определят, какие числовые показатели датчиков электрическая активность мышц, температура, угол наклона и т. На следующем этапе скелет используют, чтобы зафиксировать особенности ходьбы у детей с ДЦП и создать их «портреты» со всеми численными показателями, которые фиксируют датчики.
В мирную жизнь эта новация пришла из оборонки. Первые образцы разработали еще в 60-е , но тогда они не стали популярны из-за большого веса, который иногда составлял сотни килограммов. Современные модели благодаря новым материалам куда легче.
Экзожилет весит немногим более 4 килограммов и помогает работать на неудобной высоте — от уровня плеч и выше — за счет того, что поддерживает руки с помощью встроенных пневмопружин. По сути, экзоскелет — это внешний каркас, который перераспределяет нагрузку.
Рынок экзоскелетов «Википедия» дает нам такое определение экзоскелета: «Устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей».
Исходя из этого, первым в мире настоящим экзоскелетом принято считать Hardiman от General Electric, созданный в 60-х годах прошлого века. Он позволял поднять груз массой 110 кг, прилагая усилие, эквивалентное 4,5 кг. Сам Hardiman при этом весил 680 кг, поэтому практического применения так и не нашел.
Но время шло, и за следующие 50 лет все изменилось кардинальным образом. Пока немного, но перспективы роста впечатляют. Интересно отметить, что заметная доля выпускаемых сегодня экзоскелетов приходится на Россию.
Ярослав Кабаков оценивает ее в 400-600 единиц в год. Сюда входят изделия как промышленного, так и медицинского назначения. Кто же диктует моду в этом перспективном секторе?
Кто уже использует «киборгов» Несмотря на то, что в последние годы рынок пополнили десятки новых игроков, традиционно высокую активность на нем проявляют производители автомобилей. Им необходимо решить проблему быстрой утомляемости работников сборочного производства, которая становится все более актуальной в свете увеличения среднего возраста сотрудников.
Стоимость комплекса начинается от 30 тыс. ProEXO особенно актуален в случаях, когда требуется выполнить большой объем тяжелой работы, а также поможет избежать перегрузок и травм. В результате производительность труда повысится до двух раз. Всего комплекс может выполнять свыше 11 промышленных операций. Экзоскелет ProEXO удобен при ношении и не стесняет естественные движения.
Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих
Уже в этом году в российские вооруженные силы начнет поступать первый серийный экзоскелет ЭО-01.02 производства компании «ГБ Инжиниринг». Специалисты спроектировали экзоскелет, который позволяет человеку развивать высокую скорость, прикладывая минимум усилий. Экзоскелет — конструкция с приводами — дает возможность человеку вместо 20 килограмм легко поднять все 40. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Участник ПК 11 «Промышленные экзоскелеты» Технического Комитета 320 «Средства Индивидуальной Защиты» стандарта. Собственная производственная база в Курске, сертифицированная по ISO 9001, OHSAS 18001. Команда разработала тренажерный комплекс для тренировки спастической кисти руки, включающий экзоскелет и управляемый интерфейсом мозг-компьютер (ИМК).
Волгоградские ученые изготовят экзоскелет для участника спецоперации
С экзоскелетом больной получает возможность вставать, садиться, ходить, подниматься и спускаться по лестницам без посторонней помощи. В видеоролике рассказывается о механике восстановления с помощью экзоскелетов, биомеханике движения, как это происходит и почему вообще это возможно, что такое пассивный и активный экзоскелет, как они устроены. Уникальную возможность предоставили российские изобретатели, они разработали многофункциональный экзоскелет. Условно все экзоскелеты можно разделить на два вида: те, что восполняют утерянные возможности, и те, что усиливают имеющиеся. Что такое экзоскелет В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела.
На ИННОПРОМ показали российский экзоскелет, который поставит инвалидов на ноги
Компания Ford сделала ставку на стороннее решение, еще в 2018 году начав внедрение пассивного экзоскелета EksoVests от Ekso Bionics сразу на 15 своих заводах. Отзывы поступают наилучшие. Что касается немецких автопроизводителей, то пассивные экзоскелеты с поддержкой верхних конечностей уже три года активно применяются на конвейерах Audi и BMW. В 2018-м весьма успешные испытания промышленных экзоскелетов компании Ottobock прошли на заводе Volkswagen в Братиславе. Не отстают и производители самолетов. Если эксперименты окажутся успешными и производительность работников возрастет, самый удачный прототип превратится в серийный продукт и будет использоваться на всех сборочных площадках Boeing. Гораздо более сложные и дорогие активные экзоскелеты востребованы там, где вопрос цены отходит на второй план — на войне. Встроенные аккумуляторы обеспечивают 8 часов работы устройства, которое усиливает движения человека примерно в 20 раз. Оператор Guardian XO, поднимая груз 45 кг, прилагает усилие, равное 2,2 кг. Россия — в числе лидеров А что же у нас? В России дела с разработкой и внедрением экзоскелетов обстоят на удивление хорошо.
Больше всех на слуху проект «Экзоатлет».
При любом изменении в показателях веса, нагрузки, положения, система реагирует соответствующими действиями. В отличие от активных пассивные экзоскелеты не требуют источника дополнительного питания, а весь их принцип действия базируется на основных законах механики. На данный момент существуют персональные вспомогательные подъемные устройства и устройства возврата, которые не предусматривают возможность сгибания. Оба имеют раму, которая выполняет основную функцию поддержания и распределения нагрузки.
Более подробно об особенностях тех и других моделей описано в статье «Чем отличается активный экзоскелет от пассивного? Также экзоскелеты делятся в зависимости от метода ношения: для рук; для коленных суставов; для спины. Механизмы используются как самостоятельные вспомогательные устройства так и в качестве элементов целого костюма. В качестве примера можно привести комбинацию элементов для рук и спины, которые часто применяются операторами для ведения более чистой и качественной съемки. Где применяются?
Эта уникальная и полезная разработка может применяться во многих сферах человеческой жизни, делая ее более комфортной, легкой и удобной. Области наиболее активного применения технологии следующие: Медицина. Поддерживающие каркасы необходимы тем пациентам, которые частично или полностью утратили возможность полноценно двигаться.
Промышленный экзоскелет Промышленные предприятия внедряют экзоскелеты с целью предотвращения производственных травм, развития производственных заболеваний, а также для повышения выносливости и производительности труда работников. Распространены пассивные устройства, которые снимают повышенную нагрузку с опорно-двигательного аппарата для минимизации риска получения травм, а также активные промышленные экзоскелеты, берущие на себя большую часть нагрузки и представляющие пользователям дополнительные возможности. Боевой экзоскелет В военной сфере роботизированные носимые комплексы позволяют повысить эффективность выполнения задач. Боевые экзоскелеты являются частью экипировки солдат и повышают их скорость, ловкость, силу, выносливость, могут хранить в себе устройства для навигации, разведки и так далее. Как правило, они представляют собой носимые роботизированные комплексы активного типа.
Создаются устройства с переменным режимом работы в зависимости от необходимых в определенный период времени функций — активным и пассивным. Механизм робота-экзоскелета Основой конструкции экзоскелета является металлический или произведенный из легких прочных полимеров корпус. Как правило, экзоскелеты для нижних конечностей производятся именно из металла. Хоть они и имеют вес, равный нескольким десяткам килограмм, пользователь этого не ощущает. Приведение устройства в движение осуществляется при помощи электроники и системы датчиков, регистрирующих электрическую активность мышц.
Используются также для восстановления утраченной мышечной активности человека после травм или операций, для восстановления подвижности людей с ограниченной мобильностью, для предупреждения травм при заболеваниях типа остеопароза и т. Экзоскелеты, как правило, повторяют биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях, а также могут повышать защищенность человека от внешних воздействий.
В системе человек-экзоскелет часть функций, например, поддержание равновесия, остается за человеком, тогда как тяжесть груза или большие усилия ложатся на механизм экзоскелета. По назначению различают военные, медицинские, промышленные экзоскелеты и экзоскелеты для пожилых, для туристов, альпинистов и т.
Экзоскелеты: силовые доспехи будущего
Изобретатель-самоучка Николай Ягн, который в конце XIX века запатентовал эластипед — устройство для облегчения ходьбы, бега и прыжков, — мечтал о «военном поприще» для своего аппарата. По сути, это система пружин, которые усиливали движения ног. Эластипед должен был помочь создать скоростную пехоту, но генералам сама мысль о прыгающем войске показалась издёвкой. Спустя больше века эту идею воплотили в жизнь в джолиджамперах, при помощи которых можно прыгать на высоту до двух метров на специальных ходулях с изогнутой рессорой. А ещё эластипед стал прототипом экзоскелета, который помогает ходить людям с травмами, болезнями опорно-двигательного аппарата, нервной системы. Московские клиники и реабилитационные центры получили 20 таких устройств, разработанных российской компанией. Они называются ExoAtlet I. Что такое «экзоскелет» Первая часть этого слова — «экзо» — обозначает «находящийся снаружи, вне чего-либо». Экзоскелет и правда напоминает скелет. Каркас с датчиками крепится к ногам, на ручках костылей — кнопки управления.
За спиной — компьютер с системой управления и аккумуляторы, которых хватает не менее чем на четыре часа ходьбы. Но в зависимости от сочетания разных факторов например, веса и роста пилота экзоскелет может шагать до восьми часов без подзарядки. Модель российского аппарата подходит для пациентов ростом 160—190 сантиметров, весом до 100 килограммов и размером ноги от 36-го до 45-го. Сам аппарат, каркас которого сделан из алюминия, весит 23 килограмма. Но пациент его не чувствует, потому что устройство несёт и себя, и пользователя. Разработчики планируют изменить конструкцию, и следующая версия экзоскелета станет легче на восемь килограммов. Зачем нужен экзоскелет Подобные экзоскелеты используют для спасательных операций, в медицине.
X-Soft хорошо фиксирует позвоночник в правильном положении, за счет чего происходит выпрямление осанки, начинают лучше работать мышцы, которые ранее не работали или работали плохо. При правильном положении позвоночника улучшается кровоток и работник в целом чувствует себя лучше.
Перспективы развития Адаптация скелетов под конкретную задачу, под конкретные профессии или даже под конкретных работников — то, куда развивается это направление сегодня. Грудная часть экзоскелета X-Soft не подходит женщинам, поскольку сдавливает молочные железы. Чтобы решить эту проблему, необходимо снизить жесткость корсетной части, таким образом был разработан X-Soft lady — скелет Exorise, предназначенный специально для девушек. Экзоскелет X-Rise был разработан для работы с поднятыми над головой руками, например, на конвейерной сборке. X-Rise — это пассивный экзоскелет для верхней части тела, который поднимает и поддерживает руки работника, снимая нагрузку с плеч и перенося вес на бедра. Колени также страдают от перегрузок и являются проблемной зоной многих работников. Чтобы обеспечить хорошую механическую защиту колена, голени, бедра, помочь человеку разогнуться и снизить усталость, когда он долго работает на корточках, был разработан скелет X-Jump. Идет движение в сторону разработки активных скелетов — это вычислительные процессы для управления, аналитическая платформа внутри скелета, персонализация. Человек — организм, снабженный двумя мозгами: головным и спинным.
Головной мозг посылает сигнал спинному мозгу, а спинной мозг — сигнал мышцам рук и ног. Активные экзоскелеты помогают людям с нарушенными нейронными связями снова ходить и двигаться. Это обратный процесс: сам экзоскелет учит человека получать сигналы. Мы считаем, что будем хорошим толчком развития системы наподобие Neuralink Илона Маска. Сертификация Изначально, когда мы выходили на рынок, мы понимали, что нормативно-правовой документации по экзоскелетам в России нет, и нет понимания, что такое «экзоскелет». Это СИЗ, это какой-то инструмент, это средство малой механизации? А само понятие в законодательстве просто отсутствовало. С 2019 года в России работает инициативная группа по созданию экзоскелетов, в которой есть медики, ФСС, Минтруд, представители крупнейших промышленных предприятий, также туда входят и производители российских экзоскелетов. Цель— создать нормативно-правовую базу, документы, на которые можно будет ссылаться, чтобы постепенно прийти к сертификации экзоскелета как СИЗ, поскольку сейчас экзоскелеты не сертифицированы.
Уже готовы 3 ГОСТа по экзоскелетам и готов перечень предупредительных мер, есть первичная документация. С сентября 2023 года начинает действовать перечень предупредительных мер. Была проделана большая работа, которую рассматривал Минтруд, ФСС. Совсем скоро экзоскелет станет полноценным средством индивидуальной защиты. Главная проблема торможения развития экзоскелетов в России — отсутствие нормативной базы. Пока экзоскелеты на законодательном уровне не стали средствами индивидуальной защиты, российские предприятия не могут их свободно использовать. Например, ПАО «Сургутнефтегаз» — предприятие с большой долей государственного участия, поэтому без сертификатов и ГОСТов они не могут внедрять экзоскелеты в производство, несмотря на то, что им это интересно. ПАО «Северсталь» — предприятие с более продвинутым менеджментом. Компания осознала, что им это необходимо, поэтому они взяли скелеты на тестирование, самостоятельно написали проект тестирования, провели испытания, а после — собрали обратную связь и по результатам работы написали рекомендации, на каких участках производства рекомендуется использовать экзоскелет с целью снижения риска и нагрузки на ОДА.
После того, как в России будет создана нормативная база, регламентирующая использование экзоскелетов, многие компания из-за рубежа придут на наш рынок. Долгое время рынок экзоскелетов оставался неразвитым в России: информация о носимых устройствах отсутствовала, и они не были востребованы среди компаний. Выставки 2021-2022 годов зародили к ним интерес и стали драйвером их распространения.
Его показали на форуме «Армия-2021». Устройство оборудовано позиционными датчиками, а также датчиками давления в стопах, благодаря чему адаптируется под особенности человека.
Идея не новая и применяется во всем мире, логично использовать экзоскелеты для армии, комментирует эксперт по искусственному интеллекту и робототехнике Эдуард Пройдаков: — Чтобы его приняли на вооружение, он должен пройти комплексные испытания и Министерство обороны должно дать добро на его принятие. А дальше серийное производство, там свои трудности, потому что это, вообще говоря, точная механика. Очень многое зависит от того, насколько Министерство обороны заинтересовано, но в любом случае это где-нибудь полтора-два года.
Создаются устройства с переменным режимом работы в зависимости от необходимых в определенный период времени функций — активным и пассивным. Механизм робота-экзоскелета Основой конструкции экзоскелета является металлический или произведенный из легких прочных полимеров корпус. Как правило, экзоскелеты для нижних конечностей производятся именно из металла. Хоть они и имеют вес, равный нескольким десяткам килограмм, пользователь этого не ощущает. Приведение устройства в движение осуществляется при помощи электроники и системы датчиков, регистрирующих электрическую активность мышц. Регулировочный механизм робота-экзоскелета позволяет менять его размер в соответствии с индивидуальными особенностями тела пользователя для повышения комфорта использования. Увеличению доступности экзоскелетов во многом способствует внедрение материалов, повышающих срок их службы — антифрикционных твердосмазочных покрытий.
Такие составы уже успешно применяются отечественными компаниями по производству экзоскелетов. Они формируют на деталях экзоскелетов прочный слой, снижающий трение без необходимости обновления. Благодаря этому подвижные детали, которые обычно подвергаются самому интенсивному износу и первыми выходят из строя, функционируют столько же, сколько и остальные компоненты, а иногда и дольше.