Гаднах яс

Хэдийгээр сүүлийн үед гадаад араг ясны талаар илүү их сонсогдож байгаа ч энэхүү шинэ бүтээлийн түүх нь XIX зуунаас эхэлдэг болох нь харагдаж байна. Энэ нь хэдэн арван жилийн хугацаанд хэрхэн өөрчлөгдсөн, түүний хувьслын эргэлтийн цэгүүд ямар байсныг олж мэдээрэй. 

1. Николай Ягны патентаас авсан зураг

1890 – Гадны араг ясыг бүтээх анхны шинэлэг санаанууд 1890-р зуунаас эхтэй. 420179 онд Николас Ягн АНУ-д патентлагдсан (патент No. US XNUMX A) "Алхах, гүйх, үсрэх ажлыг хөнгөвчлөх төхөөрөмж" (1). Энэ нь модоор хийсэн хуяг байсан бөгөөд зорилго нь олон километрийн маршийн үеэр дайчны хурдыг нэмэгдүүлэх явдал байв. Энэхүү загвар нь оновчтой шийдлийг эрэлхийлэх урам зоригийн эх үүсвэр болсон.

1961 - 60-аад онд Женерал Электрик компани Комеллийн их сургуулийн хэсэг эрдэмтэдтэй хамтран хүний ​​дасгал хөдөлгөөнийг дэмждэг цахилгаан гидравлик костюм бүтээх ажлыг эхлүүлсэн. Хүнийг нэмэгдүүлэх төсөл дээр цэргийнхэнтэй хамтран ажилласнаар Хардиман (2). Төслийн зорилго нь хүний ​​байгалийн хөдөлгөөнийг дуурайж, бараг 700 кг жинтэй зүйлийг өргөх боломжтой костюм бүтээх явдал байв. Хувцаслалт нь өөрөө ижил жинтэй байсан ч бодит жин нь ердөө 20 кг байв.

2. Женерал Электрикийн прототип дулаан солилцуур

Төсөл амжилттай болсон хэдий ч түүний ашиг тус нь бага байсан бөгөөд анхны хуулбарууд нь үнэтэй байх болно. Хөдөлгөөний хязгаарлагдмал сонголтууд, нарийн төвөгтэй эрчим хүчний систем нь эцэст нь эдгээр төхөөрөмжийг ашиглах боломжгүй болгосон. Туршилтын явцад Хардиман ердөө 350 кг жин өргөх чадвартай бөгөөд удаан хугацаагаар хэрэглэхэд аюултай, зохицуулалтгүй хөдөлгөөн хийх хандлагатай байдаг. Прототипийн цаашдын боловсруулалтаас хойш зөвхөн нэг гарыг орхисон - төхөөрөмж нь 250 кг жинтэй байсан ч өмнөх экзоскелеттэй адил боломжгүй байв.

70-аад он. "Хэмжээ, жин, тогтворгүй байдал, эрчим хүчний асуудлаас болж Hardiman хэзээ ч үйлдвэрлэгдэж байгаагүй ч үйлдвэрлэлийн Man-Mate нь 60-аад оны зарим технологийг ашигласан. Технологийн эрхийг GE инженерүүдийн нэгний байгуулсан Western Space and Marine компани худалдаж авсан. Бүтээгдэхүүнийг улам боловсронгуй болгож, өнөөдөр хүчийг ашиглан 4500 кг ачаа өргөх чадвартай том робот гар хэлбэртэй байгаа нь гангийн үйлдвэрлэлд хамгийн тохиромжтой.

3. Сербийн Михайло Пупиний нэрэмжит хүрээлэнд барьсан гадаад араг яс.

1972 – Эрт үеийн идэвхтэй экзоскелет болон хүн дүрст роботуудыг Сербийн Михайло Пупиний хүрээлэнд проф. Миомир Вукобратович. Нэгдүгээрт, параплеги өвчтэй хүмүүсийг нөхөн сэргээхэд туслах хөлийн хөдөлгөөний системийг боловсруулсан.3). Идэвхтэй гадаад араг ясыг хөгжүүлэхдээ тус хүрээлэн хүний ​​алхалтыг шинжлэх, хянах аргыг мөн боловсруулсан. Эдгээр дэвшлийн зарим нь өнөөгийн өндөр гүйцэтгэлтэй хүн дүрст роботуудыг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан. 1972 онд Белград дахь ортопедийн эмнэлэгт доод мөчдийн саажилтыг эмчлэх цахим программ бүхий идэвхтэй пневматик экзоскелетыг туршиж үзсэн.

1985 “Лос Аламосын үндэсний лабораторийн инженер явган цэргүүдэд зориулсан хүчирхэг хуяг болох Питман хэмээх гадаад араг ясыг бүтээж байна. Төхөөрөмжийн удирдлага нь тусгай дуулганд байрлуулсан гавлын ясны гадаргууг сканнердах мэдрэгч дээр суурилжээ. Тухайн үеийн технологийн чадавхийг харгалзан энэ нь үйлдвэрлэхэд хэтэрхий төвөгтэй загвар байсан юм. Хязгаарлалт нь юуны түрүүнд компьютерийн тооцоолох хүчин чадал хангалтгүй байсан. Нэмж дурдахад, тархины дохиог боловсруулж, экзоскелетийн хөдөлгөөн болгон хувиргах нь тухайн үед техникийн хувьд бараг боломжгүй хэвээр байв.

4. Монти Ридийн зохион бүтээсэн Exoskeleton Lifesuit.

1986 — Шүхрээр үсэрч байхдаа нуруугаа хугалсан АНУ-ын армийн цэрэг Монти Рид амьд үлдэх костюм бүтээжээ (4). Тэрээр Роберт Хайнлейны "Оддын хөлөг онгоцны цэргүүд" хэмээх шинжлэх ухааны зөгнөлт роман дахь хөдөлгөөнт явган цэргийн хувцасны дүрслэлээс санаа авч, эмнэлэгт хэвтэн эмчлүүлж байхдаа уншсан байна. Гэсэн хэдий ч Рид 2001 он хүртэл төхөөрөмж дээрээ ажиллаж эхлээгүй. 2005 онд тэрээр Вашингтоны Сиэтл хотод болсон Гэгээн Патрикийн өдрийн уралдаанд 4,8 загварын аврах костюмыг туршиж үзсэн. Зохион бүтээгч нь роботын хувцастай алхах хурдны дээд амжилтыг тогтоосон бөгөөд дунджаар 4 км/цагийн хурдтайгаар 14 км замыг туулсан гэж мэдэгджээ. Lifesuit 1,6 прототип нь бүрэн цэнэглэгдсэн 92 км замыг туулж, XNUMX кг ачааг өргөх боломжтой байв.

1990 оноос одоог хүртэл - HAL экзосклетоны анхны прототипийг Ёошиюки Санкай санал болгосон (5), проф. Цукубагийн их сургууль. Санкай 1990-1993 он хүртэл гурван жилийг хөлний хөдөлгөөнийг хянадаг мэдрэлийн эсүүдийг тодорхойлоход зарцуулжээ. Түүнд болон түүний багийнхан уг төхөөрөмжийг загварчлахад дахин дөрвөн жил зарцуулсан. 22-р зууны эхээр боловсруулсан HAL-ийн гурав дахь прототип нь компьютерт холбогдсон. Батерей нь өөрөө бараг 5 кг жинтэй байсан бөгөөд энэ нь түүнийг маш үр ашиггүй болгосон. Үүний эсрэгээр, сүүлийн үеийн загвар HAL-10 нь ердөө 5 кг жинтэй бөгөөд зай болон удирдлагын компьютерийг хэрэглэгчийн бэлхүүсээр ороосон байв. HAL-XNUMX нь одоогоор Японы Cyberdyne Inc компанийн үйлдвэрлэсэн дөрвөн мөчтэй эмнэлгийн экзоскелет (хэдийгээр зөвхөн доод мөчрүүдэд зориулсан хувилбар байдаг) юм. Цүкүбагийн их сургуультай хамтран .

5. Профессор Йошиюки Санкай гадаад араг ясны загваруудын нэгийг танилцуулж байна.

Дотор болон гадаа 2 цаг 40 минут орчим ажиллана. Хүнд зүйлийг өргөхөд тусалдаг. Хэргийн доторх саванд байгаа удирдлага, жолоодлогын байрлал нь ихэнх экзоскелетуудын онцлог шинж чанартай, заримдаа том шавьжтай төстэй "үүргэвч" -ээс салах боломжийг олгосон. Цусны даралт ихсэх, ясны сийрэгжилт, зүрхний аливаа өвчтэй хүмүүс HAL-ийг хэрэглэхийн өмнө эмчтэй зөвлөлдөх шаардлагатай бөгөөд эсрэг заалтууд нь зүрхний аппарат болон жирэмслэлтийг хязгаарлахгүй. HAL FIT хөтөлбөрийн нэг хэсэг болгон үйлдвэрлэгч нь өвчтэй болон эрүүл хүмүүст зориулсан экзоскелет бүхий эмчилгээний сессийг ашиглах боломжийг санал болгож байна. Шинэчлэлийн дараагийн үе шатууд нь хэрэглэгчийг чөлөөтэй хөдөлгөж, тэр ч байтугай гүйх боломжтой нимгэн костюм бүтээхэд чиглэнэ гэж HAL-ийн дизайнер мэдэгдэв. 

2000 - проф. Homayoun Kazeruni болон түүний Ekso Bionics-ийн баг бүх нийтийн хүний ​​ачаа тээвэрлэгч буюу HULC (6) нь гидравлик хөтөч бүхий утасгүй экзоскелет юм. Үүний зорилго нь дайтаж буй цэргүүдэд 90 кг жинтэй ачааг удаан хугацаагаар, хамгийн дээд тал нь 16 км / цаг хурдтай тээвэрлэхэд туслах явдал юм. Энэхүү системийг 26 оны 2009-р сарын XNUMX-нд болсон AUSA Өвлийн симпозиум дээр Lockheed Martin компанитай лицензийн гэрээ байгуулснаар олон нийтэд танилцуулсан. Энэхүү загварт ашигласан гол материал нь титан, хөнгөн жинтэй боловч харьцангуй өндөр механик болон бат бөх шинж чанартай материал юм.

Экзоскелет нь 68 кг хүртэл жинтэй зүйлийг (өргөх төхөөрөмж) зөөх боломжийг олгодог сорох аягатай. Эрчим хүчийг дөрвөн лити-полимер батерейгаар хангадаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн хэвийн ажиллагааг 20 цаг хүртэл оновчтой ачаалалтай болгодог. Экзосклетоныг янз бүрийн байлдааны нөхцөлд, янз бүрийн ачаалалд туршиж үзсэн. 2012 оны намар хэд хэдэн амжилттай туршилт хийсний дараа түүнийг Афганистан руу илгээж, зэвсэгт мөргөлдөөний үеэр туршиж үзсэн. Олон эерэг шүүмжлэлийг үл харгалзан төслийг түр зогсоов. Энэ загвар нь тодорхой хөдөлгөөн хийхэд хүндрэл учруулж, булчинд ачааллыг ихэсгэсэн нь түүнийг бүтээх ерөнхий санаатай зөрчилдөж байв.

2001 – Анх ихэвчлэн армид зориулагдсан байсан Беркли Доод мөчний Exoskeleton (BLEEX) төсөл хэрэгжиж байна. Үүний хүрээнд практик ач холбогдолтой бие даасан шийдлүүдийн хэлбэрээр ирээдүйтэй үр дүнд хүрсэн. Юуны өмнө хөлд нэмэлт хүч өгөх зорилгоор биеийн доод хэсэгт бэхлэгдсэн робот төхөөрөмжийг бүтээжээ. Тоног төхөөрөмжийг Батлан ​​хамгаалахын дэвшилтэт судалгааны төслүүдийн агентлаг (DARPA) санхүүжүүлж, Берклигийн механик инженерийн тэнхимийн Калифорнийн их сургуулийн салбар болох Беркли робот техник, хүний ​​инженерийн лаборатори бүтээжээ. Берклигийн гадаад араг ясны систем нь цэргүүдэд хоол хүнс, аврах хэрэгсэл, анхны тусламжийн хэрэгсэл, харилцаа холбоо, зэвсэг гэх мэт ямар ч төрлийн газар нутагт хамгийн бага хүчин чармайлтаар их хэмжээний ачаа тээвэрлэх чадварыг өгдөг. Цэргийн хэрэглээнээс гадна BLEEX одоогоор иргэний төслүүдийг боловсруулж байна. Робот техник, хүний ​​инженерчлэлийн лаборатори одоогоор дараах шийдлүүдийг судалж байна: ExoHiker - хүнд тоног төхөөрөмж тээвэрлэх шаардлагатай экспедицийн гишүүдэд зориулагдсан экзоскелет, ExoClimber - өндөр ууланд авирах хүмүүст зориулсан тоног төхөөрөмж, Эрүүл мэндийн Exoskeleton - хөгжлийн бэрхшээлтэй хүмүүст зориулсан экзоскелет. бие махбодийн чадвар. доод мөчдийн хөдөлгөөний эмгэг.

8. Прототип Sarcos XOS 2 ажиллаж байна

текст

2010 – XOS 2 гарч ирнэ (8) нь Саркосын XOS экзоскелетийн үргэлжлэл юм. Юуны өмнө шинэ загвар нь илүү хөнгөн, найдвартай болж, 90 кг хүртэл жинтэй ачааг статикаар өргөх боломжийг танд олгоно. Төхөөрөмж нь киборгтой төстэй. Хяналт нь хиймэл холбоос шиг ажилладаг гучин идэвхжүүлэгч дээр суурилдаг. Экзоскелет нь компьютерээр дамжуулан идэвхжүүлэгч рүү дохио дамжуулдаг хэд хэдэн мэдрэгчийг агуулдаг. Ийм байдлаар жигд, тасралтгүй ажиллагаа явагдаж, хэрэглэгч ямар ч чухал хүчин чармайлтыг мэдэрдэггүй. XOS жин нь 68 кг.

2011 оноос одоог хүртэл - АНУ-ын Хүнс, Эмийн Захиргаа (FDA) ReWalk эмнэлгийн экзоскелетийг зөвшөөрөв.9). Энэ нь хүч чадлын элементүүдийг ашиглан хөлийг бэхжүүлж, саажилттай хүмүүст шулуун босч, алхах, шатаар гарах боломжийг олгодог систем юм. Эрчим хүчийг үүргэвчний батерейгаар хангадаг. Хяналтыг хэрэглэгчийн хөдөлгөөнийг илрүүлж, засдаг энгийн гар удирдлага ашиглан гүйцэтгэдэг. Бүх зүйлийг Израилийн Амит Гоффер зохион бүтээсэн бөгөөд ReWalk Robotics Ltd (анх Argo Medical Technologies) ойролцоогоор 85 PLN-ээр зарж байна. доллар.

ReWalk Exoskeletons-д 9 хүн алхаж байна

Гаргах үед уг төхөөрөмжийг ReWalk I ба ReWalk P гэсэн хоёр хувилбараар ашиглах боломжтой байсан. Эхнийх нь эмнэлгийн мэргэжилтнүүдийн хяналтан дор эрдэм шинжилгээний болон эмчилгээний зорилгоор эмнэлгийн байгууллагуудад ашиглагддаг. ReWalk P нь гэртээ эсвэл олон нийтийн газар өвчтөнүүдийн хувийн хэрэгцээнд зориулагдсан. 2013 оны 2.0-р сард ReWalk Rehabilitation 1,6-ийн шинэчилсэн хувилбар гарсан. Энэ нь өндөр хүмүүст тохирох байдлыг сайжруулж, хяналтын програм хангамжийг сайжруулсан. ReWalk нь хэрэглэгчээс таяг ашиглахыг шаарддаг. Зүрх судасны өвчин, ясны хэврэг байдлыг эсрэг заалт болгон дурддаг. Хязгаарлалт нь мөн өсөлт, 1,9-100 м, биеийн жин нь XNUMX кг хүртэл байдаг. Энэ бол машин жолоодох цорын ганц экзоскелет юм.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Өмнө нь Berkeley Bionics гэгддэг Ekso Bionics нь эмнэлгийн гадаад араг ясаа танилцууллаа. Энэхүү төсөл нь хоёр жилийн өмнө eLEGS (10), янз бүрийн зэргийн саажилттай хүмүүсийг нөхөн сэргээхэд зориулагдсан. ReWalk-ийн нэгэн адил барилгын ажил нь таяг ашиглахыг шаарддаг. Батерей нь дор хаяж зургаан цаг ашиглах эрчим хүчийг хангадаг. Эксогийн сет 100 мянга орчим үнэтэй. доллар. Польшид мэдрэлийн өвчтэй өвчтөнүүдтэй ажиллах зориулалттай эмнэлгийн төхөөрөмж болох Эксо GT экзоскелетын төслийг мэддэг. Түүний загвар нь цус харвалт, нуруу нугасны гэмтэл, олон склерозтой эсвэл Гуйлэн-Барре синдромтой өвчтөнүүд зэрэг алхах боломжийг олгодог. Төхөөрөмж нь өвчтөний үйл ажиллагааны доголдлын зэргээс хамааран хэд хэдэн өөр горимд ажиллах боломжтой.

2013 – Оюун ухаанаар удирддаг экзоскелетийн төсөл болох Mindwalker нь Европын холбооноос санхүүжилт авдаг. Энэхүү загвар нь Брюсселийн Чөлөөт их сургууль болон Италийн Санта Люсиа сангийн эрдэмтдийн хамтын ажиллагааны үр дүн юм. Судлаачид төхөөрөмжийг удирдах янз бүрийн аргуудыг туршиж үзсэн - тархи-мэдрэл-компьютерийн интерфейс (BNCI) хамгийн сайн ажилладаг бөгөөд энэ нь үүнийг бодлоор удирдах боломжийг олгодог гэж тэд үзэж байна. Нуруу нугасыг тойрч тархи болон компьютерийн хооронд дохио дамждаг. Mindwalker нь EMG дохиог, өөрөөр хэлбэл булчин ажиллаж байх үед хүний ​​арьсны гадаргуу дээр гарч ирдэг жижиг потенциалуудыг (миопотенциал гэж нэрлэдэг) электрон хөдөлгөөний команд болгон хувиргадаг. Экзоскелет нь нэлээд хөнгөн бөгөөд батерейгүй ердөө 30 кг жинтэй. Энэ нь 100 кг жинтэй насанд хүрсэн хүнийг дэмжих болно.

2016 – Швейцарийн Цюрих хотын ETH Техникийн Их Сургууль нь туслах робот ашиглан хөгжлийн бэрхшээлтэй хүмүүст зориулсан Кибатлоны спортын анхны тэмцээнийг зохион байгуулж байна. Эдгээрийн нэг нь доод мөчдийн саажилттай хүмүүст зориулсан саадтай зам дээрх экзоскелетоны уралдаан байв. Энэхүү ур чадвар, технологийн үзүүлбэрт экзоскелет хэрэглэгчид буйдан дээр сууж босох, энгэрээр алхах, хадан дээр гишгэх (гүехэн уулын голыг гатлах гэх мэт), шатаар авирах зэрэг даалгавруудыг гүйцэтгэх ёстой байв. Бүх дасгалуудыг хэн ч эзэмшиж чадаагүй нь тодорхой болсон бөгөөд хамгийн хурдан багууд 50 метрийн саадтай замыг туулахад 8 гаруй минут зарцуулсан байна. Дараагийн арга хэмжээ 2020 онд гадаад араг ясны технологийн хөгжлийн үзүүлэлт болох юм.

2019 – Их Британийн Лимпстон ​​хотын Commando сургалтын төвд болсон зуны жагсаалын үеэр Gravity Industries-ийн зохион бүтээгч, гүйцэтгэх захирал Ричард Браунинг өөрийн Daedalus Mark 1 экзоскелет тийрэлтэт костюмаа үзүүлсэн нь зөвхөн Британичуудад төдийгүй цэргийнхэнд асар их сэтгэгдэл төрүүлсэн. Зургаан жижиг тийрэлтэт хөдөлгүүр - тэдгээрийн хоёр нь ар талдаа, хоёр нь гар тус бүрт нэмэлт хос хэлбэрээр суурилуулсан бөгөөд 600 м хүртэл өндөрт авирах боломжийг олгодог.Одоогоор 10 минут явахад л хангалттай түлш байна. нислэг ...