Мы все иногда мечтаем о суперспособностях, а наши ученые – воплощают мечты! Смотри в новом выпуске о суперкостюме, в котором любой почувствует себя Железны. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии. В последние годы экзоскелеты стали широко применяться в медицине и индустрии, предоставляя уникальные возможности для восстановления мобильности и повышения производительности труда [1]. В данной статье рассмотрим применение экзоскелетов. В России экзоскелеты испытывают на горно-металлургическом комбинате «Норильский никель», ими интересуются в добычном дивизионе Росатома — АО «Атомредметзолото», в вертикально интегрированных холдингах черной металлургии, например «Северстали».
В «Ростехе» создали экзоскелет для руки: говорят, в России аналогов нет
Экзоскелет – это устройство, которое используется для снижения нагрузки на опорно-двигательную систему человека и для минимизации рисков получения травм в процессе выполнения человеком сложных физических действий. Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. Первый аналог экзоскелета как механизма был предложен русским изобретателем Николасом Ягиным (в документе он упоминается как «подданный Российской империи Николас Ягн») еще в 1890 году. Экзоскелеты. Экзоскелет - это мобильная, носимая, роботизированная, электрифицированная или механизированная структура, разработанная для дополнения физических возможностей пользователя. Что экзоскелет — это не костюм из будущего, а уже необходимость для любого промышленного предприятия.
На ИННОПРОМ показали российский экзоскелет, который поставит инвалидов на ноги
Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. По сути, усиливающие экзоскелеты — это аналог DLC в компьютерных играх, дополнение к базовой версии игры. Экзоскелет — конструкция с приводами — дает возможность человеку вместо 20 килограмм легко поднять все 40.
На «Армии-2021» представлен российский боевой экзоскелет
Экзоскелет: от фантастики к реальности Информационные материалы и новости категории "Здоровье" Статьи и публикации портала DISLIFE. это набор металлических шарниров, соединенных подшипниками между собой. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть. Экзоскелет – это удобный механизм, который может быть применим в самых разных областях. Подходит такой экзоскелет и для пациентов с ДЦП, когда нужно заставлять работать центральную и периферическую нервную систему в синергии, что нарушено у таких пациентов с рождения.
Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего?
это набор металлических шарниров, соединенных подшипниками между собой. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц". В России экзоскелеты испытывают на горно-металлургическом комбинате «Норильский никель», ими интересуются в добычном дивизионе Росатома — АО «Атомредметзолото», в вертикально интегрированных холдингах черной металлургии, например «Северстали». 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. Применение экзоскелета позволяет снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат в среднем на 50%, перенося вес груза через внешний каркас в опорную площадку стопы экзоскелета.
Что такое экзоскелет
С помощью экзоскелета можно будет оценить, насколько походка пациента соответствует здоровому идеалу, измерить объективные показатели, которые характеризуют его индивидуальный стиль ходьбы, а также научить человека правильно ходить. Выпустить на рынок свое изобретение инженеры хотят уже в 2024 году. Проект по созданию экзоскелета включает в себя несколько этапов. 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.
Создадим силиконовую форму, а в нее зальем двухкомпонентный пластик, армированный углеволокном. Что ощущаешь, поднимая, например, 20-литровую канистру с водой? Именно по ним вычисляется скорость и направление движения привода. Костюм не оказывает никакого сопротивления, он двигает приводы в ту же сторону, откуда идет сигнал от датчиков. Сигнал обрабатывается и открывает-закрывает клапаны, идущие к приводам экзокостюма. Затем, когда человек берет груз, изменяется вектор движения. Соответственно, костюм это «понимает» и старается компенсировать прикладываемое усилие. Когда в руке груз, то человек будет ощущать его, но при этом мышцы не будут напрягаться. Детали экзоскелета. NEWS Детали экзоскелета. NEWS — Кто сможет носить костюм? Этот костюм довольно подвижный, для заводских нужд такие характеристики не нужны, на производстве достаточно просто уметь поднимать грузы и быть достаточно мобильными. А вот для сотрудников МЧС костюм будет хорошим подспорьем. Например, та же тяжелая техника не может проехать в разрушенное здание, пока спасатели не разберут завалы. Кроме того, костюм сам по себе будет служить защитой от падающих обломков или, допустим, высокой температуры, если сделать его огнеупорным. В МЧС знают о нашей разработке — они предлагали протестировать экзоскелет на испытательном полигоне. NEWS — Сколько человек сейчас входит в команду разработчиков? Кто и чем занимается?
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. В первом случае они помогают разбирать завалы и защищать спасателей от обломков, во втором — служат для реабилитации людей с ограниченными возможностями. Это могут быть пациенты с локомоторными двигательными нарушениями функций ног из-за травм, операций, заболеваний опорно-двигательного аппарата или нервной системы. С экзоскелетом больной получает возможность вставать, садиться, ходить, подниматься и спускаться по лестницам без посторонней помощи. У людей, которые раньше не могли сами стоять в полный рост, после тренировок нормализуется артериальное давление, увеличивается объём лёгких, предотвращается дегенерация мышц и костей, повышается подвижность суставов. У некоторых пациентов после таких занятий получается восстановить двигательную активность. Даже сама возможность подняться с инвалидной коляски и посмотреть в глаза собеседнику улучшает состояние больного. Как это работает Экзоскелет могут использовать те, у кого частично или полностью не двигается нижняя часть тела. Руки должны быть достаточно сильными, чтобы удержать костыли, которые помогают сохранять равновесие при переносе ноги и управлять аппаратом. Устройство подстраивается под скорость, высоту и ширину шага каждого человека.
Очень многое зависит от того, насколько Министерство обороны заинтересовано, но в любом случае это где-нибудь полтора-два года. Они постоянно их совершенствуют, но там есть два направления. Первое — это экзоскелеты, а второе — они пытались сделать специальных роботов, которые будут носить грузы за частями. Boston Dynamics сделала такую собаку, но там была проблема, что она была с двигателем внутреннего сгорания, он трещал и демаскировал передвижение, а на аккумуляторах эта собака долго не могла бегать. Такие работы идут постоянно, специальным войскам и так далее, экзоскелеты часто бывают необходимы.
В США создан экзоскелет, позволяющий пациентам с болезнью Паркинсона стабильно передвигаться пешком
Хотел понять, что такое армия. Отец - бывший полицейский, чернобылец. С отца интерес шел. Стремился, родственники говорили: не твое, не устроишься. Добился своего. Также добьюсь результата - рука будет работать, обязательно вернусь в строй, - говорит Юнус. С Юнусом уже поработали хирурги, проведено две операции. Один осколок остается в руке, но он подвижности не мешает. А вот другим - поражены мышцы и нервы плечевого сплетения. Для будущего экзоскелета на протезно-ортопедическом предприятии создают корсет - точно по фигуре.
Чтобы получить слепок, Юнуса обматывают поверх полиэтилена гипсовыми бинтами. Потом вокруг торса гипсового будем использовать материал высокотемпературный, не можем по телу сделать. По гипсу будем под вакуумом, получится жакет-жилет из пластика. Именно на корсет прикрепляется основная конструкция, которая будет заниматься реабилитационным процессом.
Кроме того, высокая стоимость экзоскелетов препятствует их широкому распространению. В ряде стран уже функционируют полностью автоматизированные склады, но в наших реалиях это экономически невыгодно для большинства отраслей и компаний. Бизнес готов вкладывать деньги туда, что приносит явную и быструю прибыль. Например, если бы один работник в экзоскелете выполнял работу 3-х без экзоскелетов, и при этом носимое устройство стоило адекватных денег, то распространение было бы более быстрым и повсеместным. Перспективы дальнейшего внедрения на отечественный рынок У экзоскелетов, безусловно, есть перспективы развития на российском рынке. Развитие сферы охраны труда будет продолжаться, и через какое-то время экзоскелет станет обыденным СИЗ, как перчатки или каски, которые сейчас используют на строительных площадках.
Кроме того, очень немногие работодатели в России знают, что инвестиции в охрану труда улучшают имидж работодателя в глазах работников, а, значит, способствуют успешности бизнеса. Это происходит за счет того, что снижается количество несчастных случаев, а значит, меньше штрафов, меньше потерь времени на расследования и связанные с этим простои, меньше судебных расходов по искам, меньше затрат на рекрутмент, поскольку сотрудники реже увольняются, соответственно, меньше потерь при ошибках новых и перегруженных работников, если они замещают уволившихся или тех, кто находится на больничном. Виктор Смольский руководитель отдела охраны труда Группы компаний Ingka ИКЕА в России Экзоскелеты Exorise: «Парадокс экзоскелета в том, что он больше всего нравится тем, кому меньше всего нужен» Наша история началась в 2018 году, в то время у нас была компания в Магнитогорске, где мы занимались различными решениями для металлургического комбината. Однажды на том комбинате мы выявили проблему, связанную как раз с опорно-двигательным аппаратом. Дверевой коксовых батарей — очень сложная и трудоемкая работа, при которой на организм идет повышенная нагрузка. Короткий стаж, высокая текучка кадров — долго на такой должности продержаться сложно. Когда работник закидывает уголь в печь, происходит диагональное скручивание, влияющее на позвоночник работника. Дверевой осуществляет наблюдение за открыванием и закрыванием дверей камер коксования на коксовых батареях и пекококсовых установках, контроль правильности установки двересъемной лебедки, дверей и механизма отвинчивания ригельных болтов. Мы поняли проблему и стали искать решения, изучали, что есть на рынке, что применяется в мире. Тогда в России были лишь небольшие разработки, но не более, а на мировом рынке — полноценные экзоскелеты.
Они частично отвечали требованиям, которые мы прописали для себя, но полностью под наши требования никто не подходил. Для такого типа работ нужна жесткая корсетная часть, которая бы защищала уязвимые части организма, создавая дисциплинирующее воздействие на позвоночник. Такая технология действительно помогает снизить риски получения травм, компенсировать часть веса. Пассивный экзоскелет, то есть экзоскелет без «умных» технологий, прост в эксплуатации и обслуживании, к тому же у него неограниченный срок работы в отличие от скелетов, в которых используется электрика или ИИ. Все, что связано с внешними источниками энергии, хуже работает на морозе, и аккумуляторы сами по себе довольно тяжелые. Мы хотели сделать легкий, удобный и эффективный скелет в первую очередь за счет физических свойств материала, а также сделать его простым и понятным любому работнику. Экзоскелет Exorise сравнивают с американским — SuitX, он тоже является пассивным скелетом, состоящим из различных материалов, в том числе эластомеров и пружин. Экзоскелеты SuitX испытывались на стройплощадках, при погрузочно-разгрузочных работах, на судостроительных и литейных производствах в США и Японии, что позволило выделить типичные операции, при которых требовалось снять нагрузку с тех или иных частей тела. В 2019 году Exorise создали первый скелет, который соответствовал всем внутренним требованиям компании, после — стали его тестировать, ходили в цеха на производства, запускали в работу, собирали обратную связь от работников. Если было нужно, где-то вносили корректировки и дорабатывали технологию, улучшали дизайн и продолжали тестировать.
Что делает экзоскелет? Скелет компенсирует нагрузку и за счет корсетной части создает дисциплинирующее воздействие на позвоночник, таким образом биомеханика рабочего начинает работать по аналогии биомеханики спортсмена. В цехах часто можно наблюдать одну и ту же проблему — привычку работника поднимать вес так, как ему удобно — мышцами спины, то есть неправильно. Это основная и общая для всех проблема, которая со временем приводит к серьезным заболеваниям. Когда человек молодой и здоровый, он не замечает негативных факторов и не думает о последствиях, у него постепенно вырабатывается привычка поднимать вес не ногами, а спиной, а после — привычка начинает доминировать и от нее практически невозможно избавиться. Экзоскелет X-Soft сконструирован таким образом, чтобы нагнуться и поднять вес спиной было неудобно, то есть приблизили работника к биомеханике спортсмена: прямая спина, присед, нагрузка распределяется на ноги.
Устройство было создано в 2001 году и до сих пор используется в больницах и реабилитационных центрах по всему миру. Источник: Аппарат для реабилитации Lokomat. YouTube канал: Motion Project Foundation Параллельно велась разработка нескольких моделей для промышленного использования. Первые такие пассивные системы без приводов были представлены в 2014 году. Сегодня разработкой экзокостюмов занимаются несколько исследовательских лабораторий по всему миру, а их применение охватывает множество сфер: медицины, армии, спорта, судостроения и т. Типы экзоскелетов по принципу действия Активные Активный экзоскелет — это механизм, который оснащен дополнительным источником энергии. Одним из успешных примеров активного экзоскелета является ReWalk. Бионический экзоскелет позволяет людям с параплегией стоять, ходить и подниматься по лестнице без посторонней помощи. Система весит около 23,3 кг и работает от аккумулятора, который находится в рюкзаке. Модель управляется при помощи дистанционного пульта, который надевается на запястье и распознает движения пользователя с помощью датчиков. Источник: YouTube канал: ReWalk Robotics Пассивные Пассивные модели работают преимущественно за счет использования рычагов и противовеса и не предполагают наличие приводов. Они просто перераспределяют нагрузку на разные части тела и работают без всякой электроники. Экзокостюмы В попытке еще больше уменьшить ограничения, которые могут быть вызваны размером, весом и большой жесткостью устройства, в последние пару лет появилась концепция экзокостюмов. Эти легкие роботизированные механизмы изготавливаются в основном из текстиля и могут носиться как одежда. Они обеспечивают поддержку с помощью приводных тросов, встроенных в текстиль, или легких пневматических приводов, расположенных на суставах. Как выглядит экзоскелет? Активный экзоскелет представляет собой подвижный каркас из углепластика или других прочных, но легких материалов, который приводится в движение сервоприводами с помощью пневматики или гидравлики. В наиболее подвижных частях конструкции устанавливаются резистивные ЭМГ-датчики или датчики мышечной активности. Источник: YouTube канал: ReaMed - Progress To Medicine Когда пилот костюма сгибает какой-либо сустав, датчики считывают телеметрические данные и передают их в виде электрического сигнала на микроконтроллер. На основе анализа этих данных компьютер формирует сигнал управления и мгновенно приводит в действие силовые поршни сервоприводов. Где применяются экзоскелеты уже сейчас Для реабилитации Разработки нейробиологов для реабилитационной медицины позволили сделать огромный шаг в области производства экзоскелетов для людей с ограниченными возможностями. За последнее десятилетие было разработано несколько видов медицинских устройств, предназначенных для восстановления утраченных функций конечностей после травм и ускоренной реабилитации пациентов после операций. Источник: Wikipedia В России одна из самых известных компаний, работающих в этом направлении, — ЭкзоАтлет. Разработка компании предназначена для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижней части тела. Устройство крепится к телу человека и формирует естественный паттерн ходьбы, позволяя снизить нагрузку на травмированные конечности.
Важно понимать, что не каждая компания готова выделить такие деньги. На российском рынке еще не развита полноценная конкуренция, поскольку экзоскелет можно применять в работе только при наличии сертификата, действующего на территории России, но процесс сертификации не такой быстрый и дешевый, как хотелось бы участникам рынка. Средства индивидуальной защиты опорно-двигательного аппарата. Экзоскелеты промышленные. Термины и определения». Соответственно, будет упрощен порядок внедрения носимых СИЗ на отечественные производства. Кроме того, высокая стоимость экзоскелетов препятствует их широкому распространению. В ряде стран уже функционируют полностью автоматизированные склады, но в наших реалиях это экономически невыгодно для большинства отраслей и компаний. Бизнес готов вкладывать деньги туда, что приносит явную и быструю прибыль. Например, если бы один работник в экзоскелете выполнял работу 3-х без экзоскелетов, и при этом носимое устройство стоило адекватных денег, то распространение было бы более быстрым и повсеместным. Перспективы дальнейшего внедрения на отечественный рынок У экзоскелетов, безусловно, есть перспективы развития на российском рынке. Развитие сферы охраны труда будет продолжаться, и через какое-то время экзоскелет станет обыденным СИЗ, как перчатки или каски, которые сейчас используют на строительных площадках. Кроме того, очень немногие работодатели в России знают, что инвестиции в охрану труда улучшают имидж работодателя в глазах работников, а, значит, способствуют успешности бизнеса. Это происходит за счет того, что снижается количество несчастных случаев, а значит, меньше штрафов, меньше потерь времени на расследования и связанные с этим простои, меньше судебных расходов по искам, меньше затрат на рекрутмент, поскольку сотрудники реже увольняются, соответственно, меньше потерь при ошибках новых и перегруженных работников, если они замещают уволившихся или тех, кто находится на больничном. Виктор Смольский руководитель отдела охраны труда Группы компаний Ingka ИКЕА в России Экзоскелеты Exorise: «Парадокс экзоскелета в том, что он больше всего нравится тем, кому меньше всего нужен» Наша история началась в 2018 году, в то время у нас была компания в Магнитогорске, где мы занимались различными решениями для металлургического комбината. Однажды на том комбинате мы выявили проблему, связанную как раз с опорно-двигательным аппаратом. Дверевой коксовых батарей — очень сложная и трудоемкая работа, при которой на организм идет повышенная нагрузка. Короткий стаж, высокая текучка кадров — долго на такой должности продержаться сложно. Когда работник закидывает уголь в печь, происходит диагональное скручивание, влияющее на позвоночник работника. Дверевой осуществляет наблюдение за открыванием и закрыванием дверей камер коксования на коксовых батареях и пекококсовых установках, контроль правильности установки двересъемной лебедки, дверей и механизма отвинчивания ригельных болтов. Мы поняли проблему и стали искать решения, изучали, что есть на рынке, что применяется в мире. Тогда в России были лишь небольшие разработки, но не более, а на мировом рынке — полноценные экзоскелеты. Они частично отвечали требованиям, которые мы прописали для себя, но полностью под наши требования никто не подходил. Для такого типа работ нужна жесткая корсетная часть, которая бы защищала уязвимые части организма, создавая дисциплинирующее воздействие на позвоночник. Такая технология действительно помогает снизить риски получения травм, компенсировать часть веса. Пассивный экзоскелет, то есть экзоскелет без «умных» технологий, прост в эксплуатации и обслуживании, к тому же у него неограниченный срок работы в отличие от скелетов, в которых используется электрика или ИИ. Все, что связано с внешними источниками энергии, хуже работает на морозе, и аккумуляторы сами по себе довольно тяжелые. Мы хотели сделать легкий, удобный и эффективный скелет в первую очередь за счет физических свойств материала, а также сделать его простым и понятным любому работнику. Экзоскелет Exorise сравнивают с американским — SuitX, он тоже является пассивным скелетом, состоящим из различных материалов, в том числе эластомеров и пружин. Экзоскелеты SuitX испытывались на стройплощадках, при погрузочно-разгрузочных работах, на судостроительных и литейных производствах в США и Японии, что позволило выделить типичные операции, при которых требовалось снять нагрузку с тех или иных частей тела. В 2019 году Exorise создали первый скелет, который соответствовал всем внутренним требованиям компании, после — стали его тестировать, ходили в цеха на производства, запускали в работу, собирали обратную связь от работников. Если было нужно, где-то вносили корректировки и дорабатывали технологию, улучшали дизайн и продолжали тестировать.
На ИННОПРОМ показали российский экзоскелет, который поставит инвалидов на ноги
В его создании на разных этапах участвуют как минимум пять человек — помимо конструкторов Александра Воробьева и Федора Андрющенко, это еще и специалист по обработке металла, слесарь, швея. После этого осуществляется окончательный монтаж экзоскелета. Это достаточно сложная, кропотливая работа, требующая труда многих высококвалифицированных профессиональных работников", — рассказывает Федор Андреевич. Все материалы и комплектующие, которые используются при создании "Экзара", российского производства. Основной — высококачественная нержавеющая сталь, сплав на основе алюминия, применяемый в том числе в авиастроении.
Мы изначально уходили от зарубежных продуктов. В экзоскелет собирается все самое лучшее", — говорит доктор Андрющенко. Стоимость одного готового устройства для одной руки — 250 тыс. А сразу на две руки для одного пациента — 350 тыс.
Каждого пациента разработчики обучают пользоваться экзоскелетом и отпускают домой, однако продолжают консультировать удаленно. Многих они больше никогда не увидят у себя на приеме — они реабилитируются спустя какое-то время, а свой "Экзар" оставляют себе, уже как сувенир на память. Для людей с неизлечимыми заболеваниями конструкция будет служить верным помощником всю жизнь. Мой вопрос о том, сколько времени нужно человеку на восстановление с помощью экзоскелета, ученые в один голос назвали некорректным.
Это зависит от заболевания, степени повреждения нервных окончаний, а также желания и стараний самих пациентов. Так, например, быстрее всего "Экзар-34" помог военному, который сумел всего за 40 дней полностью восстановить потерянные функции одной руки и подтянуться на турнике. Будущее — за экзоскелетами В планах разработчиков экзоскелетов — увеличить производственные мощности. Для этого им нужна как финансовая, так и законодательная поддержка государства.
Директор волгоградского центра, где производят уникальные устройства, Евгений Зозуля говорит, что сейчас в разгаре переговоры и обсуждения на эту тему. В перспективе — "Экзар-34" может стать доступен для всех нуждающихся при поддержке государства. Мы хотим создать свое полноценное производство, чтобы устройствами обеспечивать не по возможности, а по заявкам. Увеличится количество и сотрудников, и оборудования.
Массовые закупки позволят также снизить цену", — считает он. Однако волгоградские ученые придумали и запатентовали ряд других устройств: экзоскелет шеи, челюсти, а также специальные экзоскелеты — например, для хирурга и нейрохирурга, которые позволяют сделать более комфортными и точными манипуляции во время сложных операций.
Разрабатывая и производя экзоскелеты, мы создаём инструмент для врачей и пациентов, который поможет тысячам людей вернуться к полноценной жизни. ЭкзоАтлет — это российский проект мирового масштаба.
Пассивные механизмы обеспечивают плавность движений и снимают нагрузку с опорно-двигательного аппарата рабочих, а активные, за счет приводящих моторов, могут увеличивать силу оператора до 20 раз, то есть берут на себя большую часть физических нагрузок. В обоих случаях эти устройства являются своего рода «броней» для укрепления скелета и мышц человека. Для промышленности и ЧС Промышленные экзоскелеты позволяют увеличить время непрерывного выполнения операций за счет снятия основной нагрузки с определенной группы мышц. Это, в свою очередь, позволяет ускорить все логистические процессы, а также повысить общую безопасность на производстве. Промышленные устройства бывают разных видов и могут усиливать разные группы мышц. Одни модели призваны помочь работникам, которые проводят много времени с высокоподнятыми руками, другие — помогают нивелировать вес используемых инструментов, третьи — поддерживают мышцы спины в трудных положениях.
Источник: ExoMed Одним из ярких примеров промышленных моделей является экзоскелет Enforcer от российской компании ExoMed. Его модульная конструкция включает в себя гравитационные компенсаторы и модуль подъема груза с электроприводом. Существуют также отдельные виды моделей для помощи спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. В первую очередь такие устройства призваны защищать спасателей от падения обломков. Для строительства Многие ведущие строительные компании мира уже сегодня внедряют экзоскелеты на свои производства. Например, южнокорейская судостроительная компания «Daewoo Shipbuilding» оснастила работников своей судоверфи силовыми экзоскелетами. Устройство работает в тандеме с рабочим и используется, как усилитель его возможностей при погрузочно-разгрузочных работах. Вес модели около 28 кг. Экзоскелет имеет встроенную батарею, запаса которой хватает примерно на 3 часа для непрерывного поднятия грузов весом до 30 кг. Для армии Источник: YouTube канал FactBox В военной сфере роботизированные носимые комплексы необходимы для повышения мобильности тактических групп и пеших подразделений.
С экзоскелетом боец практически не испытывает усталости и не теряет маневренности на поле боя. Помимо своего основного предназначения, экзоскелет в составе амуниции бойца может выполнять функции электрогенератора или каркаса для крепления модулей бронезащиты. В настоящее время российские предприятия работают над прототипами устройств активного и пассивного типов, а некоторые из них уже стоят на вооружении. Например, пассивные модели, предназначенные для решения малоподвижных задач, успешно используются военнослужащими инженерных войск. Для ходьбы и бега Ходьба и бег требуют особого подхода в создании экзоскелетов. Нагрузка на мышцы и суставы может отличаться в зависимости от интенсивности и скорости движения человека, поэтому здесь нужна полностью автономная система. Модели, облегчающие ходьбу, могут стать хорошим подспорьем для людей, которые много времени проводят на ногах: почтальонов, курьеров, работников торговли. Первый активный экзоскелет для бега был разработан в Гарварде в 2019 году. Экзоскелет состоит из нескольких отдельных элементов, которые крепятся на бедрах, спине и талии.
Модель управляется при помощи дистанционного пульта, который надевается на запястье и распознает движения пользователя с помощью датчиков. Источник: YouTube канал: ReWalk Robotics Пассивные Пассивные модели работают преимущественно за счет использования рычагов и противовеса и не предполагают наличие приводов. Они просто перераспределяют нагрузку на разные части тела и работают без всякой электроники. Экзокостюмы В попытке еще больше уменьшить ограничения, которые могут быть вызваны размером, весом и большой жесткостью устройства, в последние пару лет появилась концепция экзокостюмов. Эти легкие роботизированные механизмы изготавливаются в основном из текстиля и могут носиться как одежда. Они обеспечивают поддержку с помощью приводных тросов, встроенных в текстиль, или легких пневматических приводов, расположенных на суставах. Как выглядит экзоскелет? Активный экзоскелет представляет собой подвижный каркас из углепластика или других прочных, но легких материалов, который приводится в движение сервоприводами с помощью пневматики или гидравлики. В наиболее подвижных частях конструкции устанавливаются резистивные ЭМГ-датчики или датчики мышечной активности. Источник: YouTube канал: ReaMed - Progress To Medicine Когда пилот костюма сгибает какой-либо сустав, датчики считывают телеметрические данные и передают их в виде электрического сигнала на микроконтроллер. На основе анализа этих данных компьютер формирует сигнал управления и мгновенно приводит в действие силовые поршни сервоприводов. Где применяются экзоскелеты уже сейчас Для реабилитации Разработки нейробиологов для реабилитационной медицины позволили сделать огромный шаг в области производства экзоскелетов для людей с ограниченными возможностями. За последнее десятилетие было разработано несколько видов медицинских устройств, предназначенных для восстановления утраченных функций конечностей после травм и ускоренной реабилитации пациентов после операций. Источник: Wikipedia В России одна из самых известных компаний, работающих в этом направлении, — ЭкзоАтлет. Разработка компании предназначена для вертикализации и ходьбы пациента с нарушениями локомоторных функций нижней части тела. Устройство крепится к телу человека и формирует естественный паттерн ходьбы, позволяя снизить нагрузку на травмированные конечности. Спустя время мозг пациента формирует определенную модель движения и начинает воспроизводить ее уже самостоятельно. Механизмы для поднятия тяжестей также могут быть пассивными и активными. Пассивные механизмы обеспечивают плавность движений и снимают нагрузку с опорно-двигательного аппарата рабочих, а активные, за счет приводящих моторов, могут увеличивать силу оператора до 20 раз, то есть берут на себя большую часть физических нагрузок. В обоих случаях эти устройства являются своего рода «броней» для укрепления скелета и мышц человека. Для промышленности и ЧС Промышленные экзоскелеты позволяют увеличить время непрерывного выполнения операций за счет снятия основной нагрузки с определенной группы мышц. Это, в свою очередь, позволяет ускорить все логистические процессы, а также повысить общую безопасность на производстве. Промышленные устройства бывают разных видов и могут усиливать разные группы мышц. Одни модели призваны помочь работникам, которые проводят много времени с высокоподнятыми руками, другие — помогают нивелировать вес используемых инструментов, третьи — поддерживают мышцы спины в трудных положениях. Источник: ExoMed Одним из ярких примеров промышленных моделей является экзоскелет Enforcer от российской компании ExoMed.
Как стать ближе к роботу: представлен экзоскелет Dnsys X1
Людям хочется превосходить себя и окружающих и, конечно, облегчать собственную жизнь. Практически любое достижение человека — это вопрос того, чтобы быть «быстрее, выше и сильнее» других, а нередко и самих себя. 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. 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. Автор книги «Паровой человек прерий» Эдвард Сильвестр Эллис, разумеется, представил совершенно невообразимую на то время идею, о которой ранее, возможно, никто никогда и не задумывался. Чтобы человек всерьез начал размышлять о создании первого прототипа современного экзоскелета, с момента выхода книги Эллиса должно было пройти еще около 30 лет. Именно 1890-х годах Николай Янг — российский инженер и конструктор, живший в Америке, запатентовал около десятка собственных чертежей и идей своеобразных приспособлений, которым можно было бы дать название «механический экзоскелет», ориентированных на военную сферу применения. Его проекты, будь они реализованы, должны были помогать солдатам ходить, бегать и прыгать с большей скоростью и легкостью. Также можно было бы использовать их для поднятия тяжестей.
Масса — 20 кг. Подходит для человека с ростом 157-193 см. Костюм предугадывает действия за счёт датчиков наклона, например, помогает встать с инвалидного кресла, когда пользователь подаётся вперёд и опирается на костыли. ReWalk Бионический экзокостюм для пациентов с параличом ног. Он помогает стоять, ходить, идти вверх по лестнице. Управление ведётся через пульт в руке. Военные экзоскелеты Министерства обороны и военно-исследовательские институты разных стран ещё с прошлого века пытаются разработать лёгкую, простую и прочную систему для солдат.
Схожие проекты ведутся в Китае, Японии, Израиле, европейских странах. XOS 2 Один из самых известных экзоскелетов для армии. Его задача — увеличение физических способностей солдата. Броня в снаряжение не включена. Костюм помогает в логистике и штурмах. Он прибавляет сил, достаточных для переноса больших тяжестей, разрушения деревянных брусов и кирпичных стен. Talos Это комплексный костюм.
У него есть функции брони и системы, увеличивающей силу. Он помогает вести бой со снаряжением до 45 кг. Костюм отслеживает жизненные показатели и даже останавливает кровотечение. Состав и конкретные характеристики оборудования обычно не публикуются — Talos показывают на тематических выставках с общей презентацией. ExoHiker Этот скелет не позиционируется как армейский, но интересен для военных. Его задача — облегчить перенос тяжёлых рюкзаков во время похода. ExoHiker весит 14 кг, но снимает нагрузку 70 кг.
Промышленные экзоскелеты H-Lex Аппарат для подъёма тяжестей от Hyundai. Он подходит для маломобильных людей, но неудобен из-за больших габаритов. Поэтому основной упор сделан на работу в промышленности.
Промышленные экзоскелеты предназначены для подъема, переноса и удержания грузов, для выполнения работ, связанных с длительным пребыванием в статичном состоянии. Промышленные экзоскелеты применяют для профилактики травматизма на производстве. Ожидается, что экзоскелеты повышают производственную эффективность.
Всего комплекс может выполнять свыше 11 промышленных операций. Экзоскелет ProEXO удобен при ношении и не стесняет естественные движения. Устройство может быть как пассивным, так и активным: в первом случае оно защищает позвоночник человека от перегрузок, во втором — при тех же усилиях позволяет выполнять больший объем работы. Напомним, Госкорпорация Ростех уже представляла экзоскелетную конструкцию для экипировки «солдата будущего» на форуме «Армия-2018». Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца.
Экзоскелет: от фантастики к реальности
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.
При выполнении задачи оказался под минометным огнём. Поврежденную руку ранее прооперировали военврачи. Теперь задача - восстановить подвижность. В Волгограде специалисты соберут персональный экзоскелет верхней конечности. Едва приехав в Волгоград, Юнус знакомится с докторами, которые теперь займутся его рукой. Кисть работает.
Да, пока кисть ослаблена. Чтобы натренировать мышцы конечности, должны заработать ее суставы. Но сама рука после осколочного ранения по-настоящему не слушается. На вооружении волгоградских специалистов - инновационные технологии. В реабилитации поможет экзоскелет. Свежее ранение впервые. Прошло всего два месяца. Юнус - уроженец Дагестана.
Многие из них проходя долгий путь от идеи до окончательной реализации. Так же произошло и с концепцией экзоскелета, которая возникла несколько десятков лет назад. Сегодня же мы можем полноценно разобрать то, как работает экзоскелет, в каких областях ему нашли применение и историю развития это технологии. Понимание того. Многие до сих пор не очень представляют себе, что костюм, позволяющий человеку двигаться почти без усилий, способный поставить на ноги даже парализованного, может существовать уже сегодня. Но не торопитесь отмахиваться, именно о таком костюме и пойдет речь в этой статье. Что такое экзоскелет Да, экзоскелет — это своеобразный «костюм» или устройство, которое способно увеличивать физические возможности человека, за счет особого строения каркаса. Приставка «экзо» в переводе с латыни означает внешний, то есть внешний скелет. Устройство разработано таким образом, что способно полностью повторять биомеханику человека и пропорционально увеличивать его физические показатели. Подробнее об одной из отечественных моделей рассказывается в статье «Экзоскелет «Ратник-3» — будущее пехоты армии РФ». История создания экзоскелетов В середине 20 века велась разработка экзоскелетов сразу в нескольких странах одновременно. Одними из первых, кто добился в этом успеха стала компания General Electric из Америке, а устройство получило название Hardiman.
Здесь ему показали уникальную российскую разработку — экзоскелет, созданный специально для работников тяжелых промышленных предприятий. Конструкция позволяет снизить вероятность получения травм от перегрузок и нахождения в вынужденных статических позах за счет уменьшения нагрузки на опорно-двигательный аппарат во время выполнения работ, связанных с поднятием, переносом и удержанием объектов весом до 60 кг. Сокращает загруженность грузоподъемных машин и механизмов. Компенсирует ограниченную мобильность грузоподъемных механизмов и машин за счет возможности использования в стесненных условиях. С экзоскелетом обычный человек превращается в силача, что наглядно продемонстрировал испытатель. В нем можно работать, находясь в статическом напряжении. Например, трубопровод висит, я к нему подошел, чтобы заменить задвижку весом 40 кг.