Экзоскелетҳо

Ҳарчанд вақтҳои охир дар бораи экзоскелетҳо бештар шунида мешавад, маълум мешавад, ки таърихи ин ихтироъ ба асри нуздаҳум бармегардад. Бифаҳмед, ки он дар тӯли даҳсолаҳо чӣ гуна тағир ёфтааст ва нуқтаҳои гардиши эволютсияи он чӣ гуна буданд. 

1. Намоиш аз патенти Николай Ягн

1890 – Аввалин ғояҳои инноватсионӣ барои сохтани экзоскелет ба асри 1890 рост меоянд. Дар соли 420179 Николас Ягн дар Иёлоти Муттаҳида патент гирифт (патенти № US XNUMX A) "Асбоб барои осон кардани роҳ рафтан, давидан ва ҷаҳидан" (1). Ин зиреҳи аз чуб сохташуда буд, ки ҳадафаш баланд бардоштани суръати ҷанговар дар марши чандинкилометра буд. Тарҳ манбаи илҳом барои ҷустуҷӯи минбаъдаи ҳалли беҳтарин гардид.

1961 — Дар солхои 60-ум ширкати «Ченерал Электрик» якчоя бо як гурух олимони университети Комелл ба кори сохтани костюми электро-гидравликие, ки машкхои одамро дастгирй мекунад, шуруъ намуд. Ҳамкорӣ бо низомиён дар лоиҳаи Man Augmentation боиси таҳияи Хардиман гардид (2). Ҳадафи лоиҳа эҷод кардани костюме буд, ки ба ҳаракатҳои табиии инсон тақлид мекунад ва ба ӯ имкон медиҳад ашёҳои вазнаш тақрибан 700 кг бардошта шавад. Вазни худи костюм як хел буд, аммо вазни моддӣ ҳамагӣ 20 кг буд.

2. General Electric прототипи гармидиҳӣ

Сарфи назар аз муваффақияти лоиҳа, маълум шуд, ки фоиданокии он ночиз аст ва нусхаҳои аввалия қимат хоҳанд буд. Имкониятҳои маҳдуди ҳаракати онҳо ва системаи мураккаби энергетикӣ дар ниҳоят ин дастгоҳҳоро корношоям карданд. Ҳангоми санҷиш маълум шуд, ки Хардиман ҳамагӣ 350 кг вазн бардошта метавонад ва бо истифодаи дарозмуддат ба ҳаракатҳои хатарнок ва ҳамоҳангнашуда майл дорад. Аз таҳияи минбаъдаи прототип танҳо як дасташ партофта шуд - дастгоҳ тақрибан 250 кг вазн дошт, аммо он мисли экзоскелети қаблӣ ғайриимкон буд.

70-s. "Аз сабаби андоза, вазн, ноустуворӣ ва мушкилоти нерӯи худ, Hardiman ҳеҷ гоҳ ба истеҳсолот ворид нашудааст, аммо Man-Mate саноатӣ баъзе технологияҳоро аз солҳои 60-ум истифода мебурд. Ҳуқуқ ба технологияро ширкати Western Space and Marine, ки аз ҷониби яке аз муҳандисони GE таъсис ёфтааст, харидааст. Маҳсулот минбаъд такмил дода шудааст ва имрӯз дар шакли бозуи бузурги роботӣ мавҷуд аст, ки метавонад бо истифода аз фикру мулоҳизаҳои қувва то 4500 кг вазн барорад ва онро барои саноати пӯлод беҳтарин месозад.

3. Экзоскелетҳо дар Донишкадаи Михайло Пупин дар Сербия сохта шудаанд.

1972 – Экзоскелетҳои барвақти фаъол ва роботҳои одамшакл дар Донишкадаи Михайло Пупин дар Сербия аз ҷониби як гурӯҳ бо роҳбарии проф. Миомир Вукобратович. Аввалан, системаҳои ҳаракати пойҳо барои дастгирии барқарорсозии одамони гирифтори параплегия таҳия карда шуданд (3). Дар вакти кор карда баромадани экзоскелетхои фаъол институт инчунин усулхои тахлил ва назорати роххои одамро кор карда баромад. Баъзе аз ин пешрафтҳо ба таҳияи роботҳои имрӯзаи инсонӣ мусоидат карданд. Соли 1972 экзоскелети фаъоли пневматикӣ бо барномасозии электронӣ барои фалаҷи узвҳои поён дар клиникаи ортопедии Белград озмуда шуд.

1985 "Муҳандис дар Лабораторияи миллии Лос-Аламос як экзоскелетро бо номи Питман, зиреҳи барқӣ барои пиёдагардон месозад. Идоракунии аппарат дар асоси датчикхое, ки сатхи косахонаи сарро скан мекунанд, дар кулохи махсус гузошта шудаанд. Бо назардошти имкониятҳои технологияи он вақт, он тарҳи хеле мураккаб барои истеҳсол буд. Маҳдудият пеш аз ҳама қобилияти нокифояи ҳисоббарории компютерҳо буд. Илова бар ин, коркарди сигналҳои мағзи сар ва табдил додани онҳо ба ҳаракатҳои экзоскелетӣ дар он вақт аз ҷиҳати техникӣ амалан ғайриимкон буд.

4. Exoskeleton Lifesuit, ки аз ҷониби Монти Рид таҳия шудааст.

1986 — Монти Рид, сарбози артиши ИМА, ки ҳангоми парвози парашют сутунмӯҳраашро шикастааст, костюми экзоскелети наҷотбахшро таҳия мекунад (4). Ӯ аз тавсифи либосҳои пиёдагардии сайёр дар романи илмии фантастикаи Роберт Ҳейнлейн, ки ӯ ҳангоми табобат дар беморхона хондааст, илҳом гирифта буд. Бо вуҷуди ин, Рид то соли 2001 кор дар дастгоҳи худ оғоз накард. Дар соли 2005 ӯ либоси наҷотбахши 4,8-ро дар мусобиқаи Рӯзи Сент Патрик дар Сиэттли Вашингтон озмоиш кард. Таҳиягар иддао дорад, ки дар костюмҳои роботӣ суръати пиёдагардро сабт карда, 4 километрро бо суръати миёнаи 14 км/соат тай кардааст. Прототипи Lifesuit 1,6 қодир буд, ки 92 км масофаро пурра тай кунад ва имкон дод, ки XNUMX кг вазн барад.

1990-ҳозира - Аввалин прототипи экзоскелети HAL аз ҷониби Йосиюки Санкай пешниҳод шудааст (5), проф. Донишгоҳи Цукуба. Санкай се сол - аз соли 1990 то 1993 - барои муайян кардани нейронҳое, ки ҳаракати пойҳоро назорат мекунанд, сарф кард. Барои намунаи таҷҳизот ба ӯ ва дастаи ӯ чаҳор соли дигар лозим шуд. Прототипи сеюми HAL, ки дар ибтидои асри 22 таҳия шудааст, ба компютер пайваст карда шуд. Худи аккумулятор кариб 5 килограмм вазн дошт, ки ин онро хеле амалй намегардонд. Баръакс, модели баъдтар HAL-10 ҳамагӣ 5 кг вазн дошт ва батарея ва компютери идоракуниро дар камари корбар печонда буд. HAL-XNUMX дар айни замон як экзоскелети тиббии чорқаба аст (гарчанде ки версияи танҳо барои узвҳои поёнӣ низ мавҷуд аст), ки аз ҷониби ширкати Ҷопонии Cyberdyne Inc истеҳсол шудааст. дар ҳамкорӣ бо Донишгоҳи Цукуба.

5. Профессор Йошиюки Санкай яке аз моделҳои экзоскелетро муаррифӣ мекунад.

Тақрибан 2 соату 40 дақиқа ҳам дар дохили бино ва ҳам дар берун кор мекунад. Барои бардоштани ашёи вазнин кӯмак мекунад. Ҷойгиршавии идоракунӣ ва гардон дар контейнерҳо дар дохили корпус имкон дод, ки аз «рюкзак» халос карда шавад, ки ба аксари экзоскелетҳо хос аст, ки баъзан ба ҳашароти калон шабоҳат доранд. Одамони гирифтори гипертония, остеопороз ва ҳама гуна ҳолати дил пеш аз истифодаи HAL бояд бо пизишк машварат кунанд ва муқобилиятҳо аз он иборатанд, вале бо онҳо маҳдуд нестанд, стимулятор ва ҳомиладорӣ. Дар доираи барномаи HAL FIT, истеҳсолкунанда имкони истифодаи сеансҳои табобатро бо экзоскелет барои одамони бемор ва солим пешниҳод мекунад. Дизайнери HAL иддао дорад, ки марҳилаҳои навбатии навсозӣ ба эҷоди костюми борик тамаркуз хоҳанд кард, ки ба корбар имкон медиҳад озодона ҳаракат кунад ва ҳатто давад. 

2000 - проф. Ҳомайун Казеруни ва дастаи ӯ дар Ekso Bionics як боркашонии универсалии инсон ё HULC-ро таҳия мекунанд (6) як экзоскелети бесим бо гардонандаи гидравликӣ мебошад. Мақсади он кӯмак расонидан ба сарбозони ҷанганда дар интиқоли борҳои то 90 кг вазн бо суръати максималии 16 км / соат мебошад. Система дар Симпозиуми зимистонаи AUSA 26 феврали соли 2009, вақте ки созишномаи литсензионӣ бо Lockheed Martin ба даст омад, ба мардум муаррифӣ карда шуд. Маводи бартарие, ки дар ин тарҳ истифода мешавад, титан аст, маводи сабук, вале нисбатан гаронбаҳо бо хосиятҳои баланди механикӣ ва қавӣ.

Экзоскелет бо сокканҳо муҷаҳҳаз шудааст, ки ба шумо имкон медиҳад ашёҳои вазнашон то 68 кг (дастгоҳи бардошта) интиқол диҳед. Қувваи барқ ​​аз чаҳор батареяи литий-полимерӣ таъмин карда мешавад, ки кори мӯътадили дастгоҳро дар сарбории оптималии то 20 соат таъмин мекунанд. Экзоскелет дар шароити гуногуни ҷангӣ ва бо бори гуногун санҷида шуд. Пас аз як силсила таҷрибаҳои муваффақ дар тирамоҳи соли 2012 ӯ ба Афғонистон фиристода шуд ва дар онҷо ҳангоми даргириҳои мусаллаҳона озмуда шуд. Бо вуҷуди баррасиҳои зиёди мусбӣ, лоиҳа боздошта шуд. Тавре маълум шуд, тарҳ иҷрои ҳаракатҳои муайянро душвор гардонд ва воқеан сарбории мушакҳоро зиёд кард, ки ин хилофи идеяи умумии офариниши он буд.

2001 - Лоиҳаи Exoskeleton Extremity Lower Extremity Berkeley (BLEEX), ки аслан асосан барои артиш пешбинӣ шуда буд, идома дорад. Дар доираи он дар шакли ҳалҳои мустақили дорои аҳамияти амалӣ натиҷаҳои умедбахш ба даст оварда шуданд. Пеш аз хама асбоби роботи сохта шуд, ки ба бадани поён часпонида шуда, ба пойхо кувваи иловагй медихад. Таҷҳизот аз ҷониби Агентии лоиҳаҳои пешрафтаи тадқиқотӣ (DARPA) маблағгузорӣ шуда, аз ҷониби лабораторияи робототехника ва муҳандисии инсонии Беркли, шӯъбаи муҳандисии механикии Донишгоҳи Калифорния, Беркли таҳия шудааст. Системаи экзоскелетии Беркли ба сарбозон имкон медиҳад, ки бори калонро бо кӯшиши ҳадди ақал ва дар ҳама гуна заминҳо, аз қабили ғизо, таҷҳизоти наҷотдиҳӣ, аптечкаҳои ёрии аввалия, алоқа ва силоҳ баранд. Илова ба барномаҳои низомӣ, BLEEX ҳоло лоиҳаҳои шаҳрвандӣ таҳия мекунад. Лабораторияи робототехника ва муҳандисии инсон айни замон роҳҳои ҳалли зеринро таҳқиқ мекунад: ExoHiker - экзоскелете, ки асосан барои аъзоёни экспедитсия пешбинӣ шудааст, ки дар он ҷо зарурати интиқоли таҷҳизоти вазнин вуҷуд дорад, ExoClimber - таҷҳизот барои одамоне, ки ба кӯҳҳои баланд мебароянд, Экзоскелети тиббӣ - экзоскелет барои одамони дорои маълулият. қобилиятҳои ҷисмонӣ. ихтилоли ҳаракати узвҳои поён.

8. Прототипи Sarcos XOS 2 дар амал

матн

2010 – XOS 2 пайдо мешавад (8) идомаи экзоскелети XOS аз Саркос мебошад. Пеш аз хама, конструкциям нав сабуктар ва эътимодноктар гардид, ки ба шумо имкон медихад, ки борхои вазнашон то 90 килограмм статикй бардошта шавад. Дастгоҳ ба киборг шабоҳат дорад. Идоракунӣ ба сӣ фаъолкунанда асос ёфтааст, ки ба монанди пайвандҳои сунъӣ амал мекунанд. Экзоскелет дорои якчанд сенсорҳо мебошад, ки сигналҳоро ба фаъолкунандаҳо тавассути компютер интиқол медиҳанд. Бо ин роҳ, кори бефосила ва муттасил сурат мегирад ва корбар ягон кӯшиши назаррасро ҳис намекунад. Вазни XOS 68 килограмм аст.

2011-ҳозира - Идораи озуқа ва маводи мухаддири ИМА (FDA) экзоскелети тиббии ReWalk-ро тасдиқ мекунад (9). Ин системаест, ки барои таҳкими пойҳо аз унсурҳои қувват истифода мекунад ва ба афроди фалаҷ имкон медиҳад, ки рост истода, роҳ гарданд ва ба зина боло раванд. Энергия аз ҷониби батареяи ҷузвдон таъмин карда мешавад. Назорат бо истифода аз пульти оддии дастӣ, ки ҳаракатҳои корбарро муайян ва ислоҳ мекунад, сурат мегирад. Ҳама чиз аз ҷониби Амит Гоффер аз Исроил тарҳрезӣ шудааст ва аз ҷониби ReWalk Robotics Ltd (аслан Argo Medical Technologies) ба маблағи тақрибан 85 PLN фурӯхта мешавад. доллар.

9 нафар дар Exoskeletons ReWalk сайр мекунанд

Ҳангоми баровардан, таҷҳизот дар ду вариант мавҷуд буд - ReWalk I ва ReWalk P. Якум аз ҷониби муассисаҳои тиббӣ барои мақсадҳои тадқиқотӣ ё табобатӣ таҳти назорати мутахассиси тиб истифода мешавад. ReWalk P барои истифодаи шахсии беморон дар хона ё дар ҷойҳои ҷамъиятӣ пешбинӣ шудааст. Дар моҳи январи соли 2013 версияи навшудаи ReWalk Rehabilitation 2.0 бароварда шуд. Ин мувофиқати одамони баландтарро беҳтар кард ва нармафзори назоратро такмил дод. ReWalk аз корбар истифода бурдани асобачаҳоро талаб мекунад. Бемориҳои дилу рагҳо ва ноустувории устухонҳо ҳамчун муқобилиятҳо зикр шудаанд. Маҳдудият инчунин афзоиш аст, дар ҳудуди 1,6-1,9 м ва вазни бадан то 100 кг. Ин ягона экзоскелет аст, ки дар он шумо метавонед мошинро идора кунед.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Ekso Bionics, ки қаблан бо номи Berkeley Bionics маъруф буд, экзоскелети тиббии худро муаррифӣ мекунад. Лоиҳа ду сол қабл бо номи eLEGS (10) ва барои солимгардонии одамони гирифтори дараљањои фалаљи гуногун пешбинї шуда буд. Мисли ReWalk, сохтмон истифодаи асобаро талаб мекунад. Батарея барои ҳадди ақал шаш соат истифода энергия таъмин мекунад. Маҷмӯаи Exo тақрибан 100 ҳазор арзиш дорад. доллар. Дар Полша лоиҳаи экзоскелети Ekso GT, дастгоҳи тиббӣ, ки барои кор бо беморони неврологӣ пешбинӣ шудааст, маълум аст. Тарҳрезии он имкон медиҳад, ки роҳ рафтан, аз ҷумла одамон пас аз инсулт, осеби ҳароммағз, беморони гирифтори склерози сершумор ё синдроми Гилейн-Барре. Таҷҳизот метавонад дар якчанд режимҳои гуногун, вобаста ба дараҷаи дисфунксияи бемор кор кунад.

2013 - Mindwalker, лоиҳаи экзоскелети бо ақл идорашаванда, аз Иттиҳоди Аврупо маблағгузорӣ мегирад. Тарҳ натиҷаи ҳамкории олимони Донишгоҳи озоди Брюссел ва Бунёди Санта Люсия дар Италия аст. Муҳаққиқон роҳҳои гуногуни идоракунии дастгоҳро санҷиданд - онҳо боварӣ доранд, ки интерфейси мағзи сар-нейро-компютер (BNCI) беҳтарин кор мекунад, ки ба шумо имкон медиҳад, ки онро бо фикрҳо идора кунед. Сигналҳо аз байни майна ва компютер мегузаранд ва аз ҳароммағз гузаштанд. Mindwalker сигналҳои EMG, яъне потенсиалҳои хурдро (бо номи миопотенсиалҳо), ки дар сатҳи пӯсти одам ҳангоми кор кардани мушакҳо пайдо мешаванд, ба фармонҳои электронии ҳаракат табдил медиҳад. Экзоскелет хеле сабук буда, бидуни батарея ҳамагӣ 30 кг вазн дорад. Он калонсолонро, ки то 100 кг вазн дорад, дастгирӣ мекунад.

2016 – Донишгоҳи техникии ETH дар Сюрихи Швейтсария аввалин мусобиқаи варзишии Cybathlon барои одамони дорои маълулият бо истифода аз роботҳои ёрирасон баргузор мешавад. Яке аз фанҳо мусобиқаи экзоскелетон дар масири монеаҳо барои одамони гирифтори фалаҷи узвҳои поён буд. Дар ин намоиши маҳорат ва технология корбарони экзоскелет бояд корҳоеро ба мисли нишастан дар диван ва бархостан, роҳ рафтан дар нишебиҳо, қадам задан ба сангҳо (ба монанди убури дарёи кӯҳии на онқадар) ва баромадан аз зинапояҳо иҷро мекарданд. Маълум шуд, ки ягон кас хамаи машкхоро азхуд карда на-тавонист ва ба командахои тезтар аз 50 дакика тай кардани монеаи 8-метра бештар аз 2020 дакика вакт сарф кард. Чорабинии навбатӣ дар соли XNUMX ҳамчун нишондиҳандаи рушди технологияи экзоскелет баргузор мешавад.

2019 - Ҳангоми намоишҳои тобистона дар Маркази таълимии Commando дар Лимпстони Британияи Кабир, Ричард Браунинг, ихтироъкор ва директори генералии Gravity Industries, костюми реактивии экзоскелетии Daedalus Mark 1-ро намоиш дод, ки на танҳо дар бритониёиҳо, балки дар низомиён таассуроти бузург гузошт. Шаш муҳаррики хурди реактивӣ - дутои онҳо дар қафо ва дутои онҳо дар шакли ҷуфтҳои иловагӣ дар ҳар як даст насб карда шудаанд, ба шумо имкон медиҳанд, ки ба баландии то 600 метр баромаданд, то ҳол барои 10 дақиқа сӯзишворӣ кофӣ аст. парвоз ...