Повідомлень у темі: 14

[alluckard]

Экзоскелет: расширяем способности человека

" - Перед вами ускорительные костюмы Delta-6
- И что они ускоряют?
- Вас. Будете быстрее бегать, выше прыгать и драться сильнее любого врага. С ног до головы гидравлика и пневматика высокого давления."

В качестве эпиграфа я представил диалог героев фильма "Бросок кобры". Именно в этих костюмах два главных героя-вояки разносили Париж в клочья. Вообще, идея суперкостюмов не нова и давно живёт в кинематографе и игровой индустрии. В науке же такие костюмы называются "экзоскелет" или "экзокостюм" и уже реально существуют в нашей жизни. В этой статье я представил небольшой обзор экзокостюмов и попытался наметить перспективы их развития и использования.

Для начала определимся с терминологией. Приставка экзо- означает "находящийся вне чего-то, снаружи". Термин "экзоскелет" буквально означает "опорный каркас, находящийся вне тела". Термин "экзокостюм" используется как синоним слову "экзоскелет", но он скорее означает не каркас, а некоторую разновидность одежды: сакфандр, доспехи, просто экипировку. И всё же мы будем считать эти понятия взаимозаменяемыми. Так все делают

Зачем нужны подобные конструкции?
Человеческое тело весьма неохотно поддается апгрейду, и чтобы поднять штангу в 100 килограмм нужны годы тренировок в спортзале. Экзоскелеты позволяют расширить возможности человека, сделать его сильнее, быстрее, некоторые даже позволяют летать.

Экзоскелеты в нашей жизни.

Power Loader

Данный экзоскелет разработан японской компанией и представляет собой массивную конструкцию (~230кг) из алюминиевого сплава. Он позволяет поднимать и перемещать грузы весом до 100кг. Человек как бы вставляется в робота, и управляет этим костюмом посредством специальных джойстиков. Решение весьма интересное, но не самое, на мой взгляд, удачное. Power Loader предполагается использовать как помощь рабочим на складах, доках, шахтах. Свое имя экзоскелет получил благодаря сходству с подобным устройством из фильма "Чужие".

HULC
Известная американская компания Locheed Martin разработала экзоскелет HULC (Human Universal Load Carrier), который должен помочь американским солдатам в переноске грузов.

По заявлениям разработчиков, при приложении минимальных усилий человек сможет нести груз в 90кг. HULC снижает энергетические затраты организма, а соответствие движений человека и костюма обеспечивает бортовой компьютер. Литиво-полимерных батарей хватает для одого часа путешествия со скоростью 5км/ч с грузом 90кг.

XOS Exoskeleton

Экзоскелет XOS от компании Sarcos (ныне компания принадлежит Raytheon) выглядит действительно грозным и без человека похож на человеческий скелет.

Он увеличивает силу человека и позволяет с минимальной затратой сил переносить тяжелые физические нагрузки. XOS обладает продвинутой системой связи человека с механической частью, благодаря чему движения пилота и машины практически синхронны. Датчики мускульной активности со всех частей тела передают информацию на бортовой компьютер (находится на спине экзоскелета), который координирует все действия экзоскелета. В результате этого человек практически не испытывает усталости при физических нагрузках.

Узким местом данной конструкции является огромное энергопотребление и ограниченность движений пилота.

EXO-Wing

А вот это очень интересная разработка. Этот экзокостюм не дает человеку сил или выносливости, зато он позволяет летать. EXO-Wing от Atair выполнен из качественных композитных материалов и настолько легок, что почти не чувствуется за спиной! Вместе с тем, конструкция крыльев необычайно прочна, а пара микротурбин вкупе с крыльями позволяют человеку планировать в воздухе на несколько километров.

Cyberdyne HAL
HAL (Hybrid Asistive Limb - "гибридные вспомогательные конечности") представляет собой внешний каркас для человеческого тела, предназначенный для повышения мускульных усилий.

Когда человек пытается двигаться, мозг посылает электрические импульсы к мышцам. Когда они доходят до мышц, на коже можно зарегистрировать слабые биоэлектрические сигналы. Специальные датчики считывают эти сигналы с кожи, а компьютер анализирует, какой силы необходимо совершить действие. Необходимое количество энергии поступает к сервомоторам, и они выполняют необходимое действие.

Технические характеристики:
Высота: 160см
Вес: 23кг (облегченный вариант - 15кг)
Питание: аккумуляторные батареи (AC100V)
Время работы: 2ч 40мин при нормальной нагрузке

Надо сказать, что костюм компенсирует свои вес, и поэтому тяжесть костюма не ощущается. Предполагается, что Cyberdyne HAL поможет людям со слабыми мышцами полноценно передвигаться; также возможно использование костюма в сферах деятельности, связанных с тяжелым физическим трудом.

Это, на мой взгляд, наиболее интересный вариант экзоскелета: начато его серийное производство и он находится в доступной продаже. Цена - $4200.

Российская разработка.
В нашей стране тоже ведутся кое-какие разработки в этой сфере. На 2015 год заявлен выпуск новой боевой экипировки для российской армии под названием "Боец-21", на эти цели из бюджета выделено около $35млн. "Боец-21" должен весить всего 22 килограмма (вес нынешней экипировки - 36кг), в него войдут усовершенствованные системы поражения, защиты, управления, жизнеобеспечения и энергообеспечения. Для пущей эффективности планируется добавить в экипировку элементы экзоскелета (по всей видимости, нечто вроде американского HULC), которые снимут часть нагрузки с опорно-двигательного аппарата бойца. Также экипировка будет содержать новейшую броню, созданную с применением нанотехнологий. Предполагается, что "Боец-21" будет использоваться военнослужащими ВДВ, сухопутных войск и морской пехоты.

Что в перспективе?

А в перспективе - последующее усовершенствование. Самым узким местом в экзоскелетах на данный момент является энергопотребление, некоторые костюмы просто не могут оторваться от питающего кабеля Далее, необходимо поработать над системой взаимодействия человека с костюмом. Наиболее перспективные технологии такого взаимодействия сейчас представлены в костюмах Cyberdyne HAL и XOS от Sarcos.
Можно также ожидать и расширения функционала экзоскелетов. Тут предлагаю вспомнить костюм наемных убийц Джанго и Бобы Фета из Star Wars - те позволяли владельцам летать, повышали их силу и выносливость и обладали широким арсеналом оружия (ракеты, ножи, бластер, гарпуны, огнемет).
В общем, экзоскелетам есть куда совершенствоваться и развиваться далее.

Сферы применения

Ну тут всё ясно: военная и правоохранительная сферы, сферы, связанные с тяжелым физическим трудом, медицина (адаптация пациента после опреации с тем же Cyberdyne HAL), протезы... Предлагая вам в комментариях порассуждать на эту тему.

Вместо выводов

Во многих странах именно военная сфера является самой финансируемой. Военная сфера всегда остро нуждается в самых передовых технологиях. Именно эти два фактора объясняют высокую заинтересованность экзокостюмами у военных. Экзоскелеты дороги, ресурсо- и наукоёмки, но эффект от их использования должен оправдать все затраты. Еще бы! Ведь бойцы, облачённые в экзокостюмы, сильнее, быстрее своих врагов, стреляют точнее и защищены лучше.
Все же радует, что экзоскелеты разрабатываются и для мирных целей, самые яркие примеры - Cyberdyne HAL и Power Loader. Хотя если тот же Power Loader обвесить хорошей броней и оснастить пулеметом, то вполне можно получить нечто вроде боевого костюма из недавно отшумевшего фильма "Аватар"...

[p.s.]Статья взята с сайта: http://trendclub.ru/3304 [/p.s.]

[Makrian]

Буквально недавно тож натыкался на статьи про экзу. Это дело хорошее, вот только с энергоёмкостью над что-то делать. Дело будет стоять до тех пор пока не придумают очень емкий аккумулятор. Либо решение - ядерный реактор за спину))) Ну типа Mechwarior. При этом размерчики такой экзы будут не детские)))С пятиэтажный дом)))

[Grizli]

 

боевого костюма из недавно отшумевшего фильма "Аватар"..

 

В Аватаре экзач действительно обращает на себя внимание.Дизайн плюс 3D графика очень эффектно, особенно в сцене боя.
В журнале техника молодежи 80 годов,печатался проект обуви с элементами внутреннего сгорания,ну такие типа ботинки скороходы,при их ношении человек удлинял шаг до 1.5 метров,бег до 3.5 но так пиаром все наверно и кончилось,до практических образцов скорее всего не дошло.

[Мincer]

Военная тайна - Экзоскелет

Интересное видео

[Dalahan]

Я бы всё-таки разделил экзоскелеты и экзокостюмы.
Ярким примером экзокостюма служит боевой скафандр из романа Р.Хайлайна "Звёздный десант".
Рекомендую прочитать книгу - экранизация далеко до неё не дотягивает (видимо, сказывается недостаток технических возможностей, как в Звёздных войнах).

[Мincer]

Экзоскелеты превращают людей в терминаторов.©

Перевода нет, просто смотрим.

[wwwska]

Японская версия.

[KreSt]

Во- первых, странные в мире ученые. Как разработать во благо они не могут, а вот во вред всегда пожалуйста. И силы и идеи и деньги сразу найдутся. Но это уже немного в другую степь. Если про сами костюмы. Пока это тупиковая ветвь. Необходимо искать такой источник питания который позволит в разы снизить массу костюмов и позволит намного дольше обходиться без подзарядки. Этого нет. Еще один недостаток несовершенство механизмов да они делают движения легче, но при этом уязвимы. Качество материалов тоже хромает. Нет такого материала который бы имел огромный заряд прочности, но при этом был легче обычного джемпера такого же размера. Ну а про дизайн тут как-то совсем странно говорить. Мое личное мнение уж если разрабатывать такой скелет то для мирных целей. Для людей инвалидов и с отклонениями в мышечном развитии. А военные уже все давным давно изобрели. Ядерную и водородную. Из всех выше перечисленных костюмов достоин внимания Cyberdyne HAL . Близко к тому, что мне представляется.

Компания Honda построила миниатюрный экзоскелет (Walking Assist Device), призванный помочь передвигаться людям с ослабленными мышцами и проблемами опорно-двигательного аппарата.Его миниатюрность — заслуга небольшой и лёгкой системы управления, а ещё — плоских бесщёточных электромоторов, также разработанных самой компанией (потренировавшейся в создании ходячего «железа» на поумневших ASIMO).Как говорится в пресс-релизе компании, оптимальную помощь аппарат рассчитывает, исходя из показаний датчика угла отклонения бедра. Компания разработала три вариации Walking Assist Device, немного отличающиеся размерами, так, чтобы аппарат могли удобно пристроить на себе люди разного роста. Средний из «ассистентов» весит всего 2,8 килограмма. Два других — чуть больше и чуть меньше. Работает экзоскелет от литиево-ионных батарей. Одной их зарядки хватает на два часа непрерывной ходьбы со скоростью 4,5 километра в час.