DIY exoskeleton doma. Nový exoskelet v podobě bot: fungují autonomně a usnadňují pohyb! Nejpůsobivější exoskeletony naší doby

Exoskeletony pomáhají ochrnutému chodit, usnadňují těžkou práci, chrání vojáky na bojišti a dávají nám superschopnosti.

1. Activelink Power Loader

Activelink Power Loader, pojmenovaný po slavném exoskeletonu z filmu Vetřelci, je navržen tak, aby uživateli usnadnil těžkou manuální práci bez ohledu na věk, pohlaví nebo velikost, a jeho cílem je „vytvořit společnost bez omezení“, uvádí tisková zpráva Activelink. dceřiná společnost slavného japonského výrobce elektroniky Panasonic.

2.HAL


HAL (Hybrid Assistive Limb) je mechanický exoskeleton z Japonska vyvinutý společností Cyberdine Inc. (ano, stejně jako ti kluci, kteří to všechno začali v Terminátorovi), byl vytvořen jako prototyp v roce 1997 a nyní se používá v japonských nemocnicích k pomoci vážně nemocným pacientům při jejich každodenních činnostech. Je také známo, že HAL použili japonští stavební dělníci a dokonce i záchranáři při likvidaci havárie Fukušima-1 v roce 2011.

3. Ekso Bionics


14. Projekt „Walk Again“

Mistrovství světa ve fotbale 2014 v Brazílii zahájil Juliano Pinto, který ochrnul od pasu dolů a dostal právo kopat do míče na mistrovství světa jako první. To bylo umožněno díky exoskeletu napojenému přímo na jeho mozek, který vyvinula Duke University. Tato akce je součástí projektu Walk Again, který vytvořil tým 150 lidí vedený renomovaným neurologem a přední osobností v oblasti rozhraní mozek-stroj, doktorem Miguelem Nicolelisem. Juliano Pinto si prostě myslel, že chce kopnout do míče, exoskeleton zaznamenával mozkovou aktivitu a aktivoval mechanismy nutné k pohybu.

Pamatuji si, jak jsem sledoval „Avatar“ a byl jsem úplně ohromen exoskeletony, které tam byly zobrazeny. Od té doby si myslím, že budoucnost leží v těchto chytrých kusech hardwaru. Také opravdu chci použít své pomýlené malé ručičky na toto téma. Navíc, pokud věříte analytické agentuře ABI Research, bude globální trh s exoskeletony do roku 2025 činit 1,8 miliardy dolarů. v tomto stádiu Nebýt technika, inženýra, architekta nebo programátora, jsem poněkud zmaten. Přemýšlím, jak se k tomuto tématu postavit. Byl bych rád, kdyby v komentářích k článku byli uvedeni lidé, kteří by případně měli zájem se takových projektů zúčastnit.
V současnosti na trhu exoskeletonů působí čtyři klíčové společnosti: americká Indego, izraelská ReWalk, japonská Hybrid Assistive Limb a Ekso Bionics. Průměrné náklady na jejich produkty jsou od 75 do 120 tisíc eur. V Rusku lidé také nesedí, aniž by něco dělali. Například společnost Exoathlete aktivně pracuje na lékařských exoskeletech.

První exoskelet byl společně vyvinut General Electric a armádou Spojených států v 60. letech a byl nazván Hardiman. Dokázal zvednout 110 kg se zvedací silou 4,5 kg. Bylo to však nepraktické kvůli své značné hmotnosti 680 kg. Projekt nebyl úspěšný. Jakýkoli pokus o použití plného exoskeletu měl za následek intenzivní nekontrolovaný pohyb, v důsledku čehož nebyl nikdy plně testován s osobou uvnitř. Další studie se zaměřily na jednu paži. Přestože měla zvednout 340 kg, její váha byla 750 kg, což byl dvojnásobek zvedací síly. Bez toho, aby všechny komponenty fungovaly dohromady, byla praktická aplikace projektu Hardiman omezená.


Dále bude krátký příběh o moderních exoskeletech, které tak či onak dosáhly úrovně komerční implementace.

1. Samostatná chůze. Nevyžaduje berle ani jiné stabilizační prostředky, přičemž ruce máte volné.
4. Exoskelet pro nohy vám umožňuje: vstát\sednout, otočit se, chodit pozadu, stát na jedné noze, chodit po schodech, chodit po různých, i nakloněných plochách.
5. Zařízení se velmi snadno ovládá – všechny funkce se aktivují pomocí joysticku.
6. Zařízení lze používat celý den díky vysokokapacitní vyjímatelné baterii.
7. Díky nízké hmotnosti pouhých 38 kilogramů může REX podporovat uživatele o hmotnosti až 100 kilogramů a výšce 1,42 až 1,93 metru.
8. Pohodlný systém fixace nezpůsobuje žádné nepohodlí ani při celodenním nošení.
9. Také když se uživatel nehýbe, ale pouze stojí, REX neplýtvá energií baterie.
10. Přístup do budov bez ramp, díky možnosti chodit po schodech bez vnější pomoc.

HAL

HAL ( Hybridní asistenční končetina) – je robotický exoskeleton s horními končetinami. V současné době jsou vyvinuty dva prototypy - HAL 3 (obnovení motorické funkce nohou) a HAL 5 (obnovení paží, nohou a trupu). S HAL 5 je operátor schopen zvedat a přenášet předměty až do pětinásobku maximálního zatížení za normálních podmínek.

Cena v Rusku: slíbili za 243 600 rublů. Informaci se nepodařilo potvrdit.

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 12 kg.
3. Zařízení může pracovat od 60 do 90 minut bez dobíjení.
4. Exoskelet je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrální nervový systém nebo jako následek neuromuskulárních onemocnění.

Znovu projít

Rewalk je exoskelet, který umožňuje paraplegikům chodit. Stejně jako exoskeleton nebo bioelektronický oblek i zařízení ReWalk pomocí speciálních senzorů zjišťuje odchylky v rovnováze člověka a následně je přeměňuje na impulzy, které normalizují jeho pohyby a umožňují tak člověku chodit nebo stát. ReWalk je již k dispozici v Evropě a v současné době je schválen FDA ve Spojených státech.

Cena v Rusku: od 3,4 milionu rublů (na objednávku).

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 25 kg.
2. Exoskeleton unese až 80 kg.
3. Zařízení může pracovat až 180 minut bez dobíjení.
4. Doba nabíjení baterie 5-8 hodin
5. Exoskeleton je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění.

Exo bionické

Ekso GT je další exoskeleton projekt, který pomáhá lidem s vážná onemocnění pohybového aparátu, znovu získat schopnost pohybu.

Cena v Rusku: od 7,5 milionu rublů (na objednávku).

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 21,4 kg.
2. Exoskeleton unese až 100 kg.
3. Maximální šířka boků: 42 cm;
4. Hmotnost baterie: 1,4 kg;
5. Rozměry (VxŠxH): 0,5 x 1,6 x 0,4m.
6. Exoskeleton je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění.

DM

DM ( Stroj snů) – hydraulický automatizovaný exoskelet se systémem hlasového ovládání.

Cena v Rusku: 700 000 rublů.

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 21 kg.
2. Exoskeleton musí unést hmotnost uživatele do 100 kg.
3. Rozsah použití může být mnohem širší než rehabilitace pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění. Může to být průmysl, stavebnictví, showbyznys a módní průmysl.

Otázky k diskusi:

1. Co je optimální složení projektové týmy?
2. Jaké jsou náklady na projekt v počáteční fázi?
3. Jaká jsou úskalí?
4. Jak vidíš optimální čas realizace projektu od nápadu po komerční uvedení?
5. Vyplatí se nyní začít s takovým projektem a proč?
6. Jaká by měla být geografie a expanze trhu?
7. Jste osobně připraveni zúčastnit se takového projektu a pokud ano, v jaké funkci?

Z Y Budu vděčný za konstruktivní diskusi, názory, argumenty a argumenty pro a proti v komentářích. Jsem si jistý, že nejsem jediný, kdo o tom přemýšlí. Mezitím jsem si jistý, že exoskeleton je nový iPhone ve světě populární kultura v horizontu příštích deseti let.

Pamatuji si, jak jsem sledoval „Avatar“ a byl jsem úplně ohromen exoskeletony, které tam byly zobrazeny. Od té doby si myslím, že budoucnost leží v těchto chytrých kusech hardwaru. Také opravdu chci použít své pomýlené malé ručičky na toto téma. Navíc, pokud věříte analytické agentuře ABI Research, globální trh s exoskeletony bude do roku 2025 činit 1,8 miliardy dolarů. V této fázi, nebýt technika, inženýra, architekta nebo programátora, jsem poněkud zmaten. Přemýšlím, jak se k tomuto tématu postavit. Byl bych rád, kdyby v komentářích k článku byli uvedeni lidé, kteří by případně měli zájem se takových projektů zúčastnit.
V současnosti na trhu exoskeletonů působí čtyři klíčové společnosti: americká Indego, izraelská ReWalk, japonská Hybrid Assistive Limb a Ekso Bionics. Průměrné náklady na jejich produkty jsou od 75 do 120 tisíc eur. V Rusku lidé také nesedí, aniž by něco dělali. Například společnost Exoathlete aktivně pracuje na lékařských exoskeletech.

První exoskelet byl společně vyvinut General Electric a armádou Spojených států v 60. letech a byl nazván Hardiman. Dokázal zvednout 110 kg se zvedací silou 4,5 kg. Bylo to však nepraktické kvůli své značné hmotnosti 680 kg. Projekt nebyl úspěšný. Jakýkoli pokus o použití plného exoskeletu měl za následek intenzivní nekontrolovaný pohyb, v důsledku čehož nebyl nikdy plně testován s osobou uvnitř. Další studie se zaměřily na jednu paži. Přestože měla zvednout 340 kg, její váha byla 750 kg, což byl dvojnásobek zvedací síly. Bez toho, aby všechny komponenty fungovaly dohromady, byla praktická aplikace projektu Hardiman omezená.


Dále bude krátký příběh o moderních exoskeletech, které tak či onak dosáhly úrovně komerční implementace.

1. Samostatná chůze. Nevyžaduje berle ani jiné stabilizační prostředky, přičemž ruce máte volné.
4. Exoskelet pro nohy vám umožňuje: vstát\sednout, otočit se, chodit pozadu, stát na jedné noze, chodit po schodech, chodit po různých, i nakloněných plochách.
5. Zařízení se velmi snadno ovládá – všechny funkce se aktivují pomocí joysticku.
6. Zařízení lze používat celý den díky vysokokapacitní vyjímatelné baterii.
7. Díky nízké hmotnosti pouhých 38 kilogramů může REX podporovat uživatele o hmotnosti až 100 kilogramů a výšce 1,42 až 1,93 metru.
8. Pohodlný fixační systém nezpůsobuje žádné nepohodlí, i když jej nosíte celý den.
9. Také když se uživatel nehýbe, ale pouze stojí, REX neplýtvá energií baterie.
10. Přístup do budov bez ramp, díky možnosti chodit po schodech bez pomoci.

HAL

HAL ( Hybridní asistenční končetina) – je robotický exoskeleton s horními končetinami. V současné době jsou vyvinuty dva prototypy - HAL 3 (obnovení motorické funkce nohou) a HAL 5 (obnovení paží, nohou a trupu). S HAL 5 je operátor schopen zvedat a přenášet předměty až do pětinásobku maximálního zatížení za normálních podmínek.

Cena v Rusku: slíbili za 243 600 rublů. Informaci se nepodařilo potvrdit.

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 12 kg.
3. Zařízení může pracovat od 60 do 90 minut bez dobíjení.
4. Exoskeleton je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění.

Znovu projít

Rewalk je exoskelet, který umožňuje paraplegikům chodit. Stejně jako exoskeleton nebo bioelektronický oblek i zařízení ReWalk pomocí speciálních senzorů zjišťuje odchylky v rovnováze člověka a následně je přeměňuje na impulzy, které normalizují jeho pohyby a umožňují tak člověku chodit nebo stát. ReWalk je již k dispozici v Evropě a v současné době je schválen FDA ve Spojených státech.

Cena v Rusku: od 3,4 milionu rublů (na objednávku).

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 25 kg.
2. Exoskeleton unese až 80 kg.
3. Zařízení může pracovat až 180 minut bez dobíjení.
4. Doba nabíjení baterie 5-8 hodin
5. Exoskeleton je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění.

Exo bionické

Ekso GT je dalším exoskeletonovým projektem, který pomáhá lidem s těžkými muskuloskeletálními onemocněními znovu získat schopnost pohybu.

Cena v Rusku: od 7,5 milionu rublů (na objednávku).

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 21,4 kg.
2. Exoskeleton unese až 100 kg.
3. Maximální šířka boků: 42 cm;
4. Hmotnost baterie: 1,4 kg;
5. Rozměry (VxŠxH): 0,5 x 1,6 x 0,4m.
6. Exoskeleton je aktivně využíván při rehabilitaci pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění.

DM

DM ( Stroj snů) – hydraulický automatizovaný exoskelet se systémem hlasového ovládání.

Cena v Rusku: 700 000 rublů.

Vlastnosti a specifikace:

1. Hmotnost zařízení 21 kg.
2. Exoskeleton musí unést hmotnost uživatele do 100 kg.
3. Rozsah použití může být mnohem širší než rehabilitace pacientů s patologií motorických funkcí dolních končetin v důsledku poruch centrálního nervového systému nebo v důsledku neuromuskulárních onemocnění. Může to být průmysl, stavebnictví, showbyznys a módní průmysl.

Otázky k diskusi:

1. Jaké je optimální složení projektového týmu?
2. Jaké jsou náklady na projekt v počáteční fázi?
3. Jaká jsou úskalí?
4. Jaký vidíte optimální časový rámec pro realizaci projektu od nápadu po komerční uvedení?
5. Vyplatí se nyní začít s takovým projektem a proč?
6. Jaká by měla být geografie a expanze trhu?
7. Jste osobně připraveni zúčastnit se takového projektu a pokud ano, v jaké funkci?

Z Y Budu vděčný za konstruktivní diskusi, názory, argumenty a argumenty pro a proti v komentářích. Jsem si jistý, že nejsem jediný, kdo o tom přemýšlí. Mezitím jsem si jistý, že exoskeleton je nový iPhone ve světové populární kultuře v horizontu příštích deseti let.

Pokud jste jedním z těch, kteří sledovali všechny díly s velkým potěšením" Železný muž“, pravděpodobně vás potěšil železný oblek, který si Tony Stark oblékl před soubojem s padouchy. Souhlas, bylo by hezké mít takový oblek. Kromě schopnosti vzít vás kamkoli během mrknutí oka, dokonce i na chleba, ochrání vaše tělo před všemi druhy poškození a dodá nadlidskou sílu.

Asi vás nepřekvapí, že velmi brzy umožní lehčí verze obleku Iron Man vojákům rychlejší běh, nošení těžších zbraní a procházení nerovným terénem. Oblek je zároveň ochrání před kulkami a bombami. Vojenští inženýři a soukromé společnosti pracují na exoskeletech od 60. let 20. století, ale teprve nedávné pokroky v elektronice a vědě o materiálech nás přivedly k realizaci této myšlenky blíže než kdy předtím.

V roce 2010 americký dodavatel obrany Raytheon předvedl experimentální exoskelet nazvaný XOS 2 – v podstatě robotický oblek ovládaný lidským mozkem – který se dokázal zvednout dvakrát až třikrát. větší váhu než člověk, bez jakéhokoli úsilí nebo cizí pomoci. Další společnost, Trek Aerospace, vyvíjí exoskelet se zabudovaným jetpackem, který dokáže létat rychlostí 112 km/h a nehybně se vznášet nad zemí. Tyto a řada dalších nadějných společností, včetně takových monster jako Lockheed Martin, každoročně přibližují oblek Iron Mana realitě.

Přečtěte si rozhovor s tvůrcem ruského exoskeletu Stachanovem.

ExoskeletonXOS 2 odRaytheon

Všimněte si, že z vývoje dobrého exoskeletu bude těžit nejen armáda. Jednoho dne se lidé s poraněním míchy nebo degenerativními onemocněními omezujícími pohyblivost budou moci snadno pohybovat díky oblekům s vnějším rámem. První verze exoskeletonů, jako je ReWalk od Argo Medical Technologies, již vstoupily na trh a získaly široké schválení. V současnosti je však oblast exoskeletonů stále v plenkách.

Jakou revoluci slibují budoucí exoskelety přinést na bojiště? Jaké technické překážky musí inženýři a konstruktéři překonat, aby byly exoskelety skutečně praktické pro každodenní použití? Pojďme na to přijít.

Historie vývoje exoskeletonů

Válečníci si od nepaměti nasazovali brnění, ale první myšlenka těla s mechanickými svaly se objevila ve sci-fi v roce 1868, v jednom z deseticentových románů Edwarda Sylvestera Ellise. Kniha „Parní muž prérií“ popisovala obra Parní motor lidská podoba, která svého vynálezce, geniálního Johnnyho Brainerda, rozpohybovala rychlostí 96,5 km/h, když lovil býky a indiány.

Ale tohle je fantastické. První skutečný patent na exoskeleton obdržel ruský strojní inženýr Nikolai Yagn v 90. letech 19. století v Americe. Návrhář, známý svým vývojem, žil v zámoří více než 20 let a patentoval tucet nápadů popisujících exoskelet, který vojákům umožňuje snadno běhat, chodit a skákat. Ve skutečnosti je však Yagn známý pouze vytvořením „Stoker's Friend“ - automatického zařízení, které dodává vodu do parních kotlů.

Exoskeleton patentovaný N. Yagnem

V roce 1961, dva roky poté, co Marvel Comics přišel s Iron Manem a Robert Heinlein napsal Starship Troopers, se Pentagon rozhodl vyrobit své vlastní exobleky. Pustil se do vytvoření „servovojáka“, který byl popsán jako „lidská kapsle vybavená řízením a zesilovači“, která umožňovala rychlý a snadný přesun těžkých předmětů a zároveň chránila nositele před kulkami, jedovatými plyny, horkem a záření. V polovině 60. let vyvinul inženýr Cornell University Neil Meisen 15,8 kilogramový nositelný orámovaný exoskelet, nazvaný „superman oblek“ nebo „lidský zesilovač“. Uživateli umožnil zvednout každou paží 453 kilogramů. Ve stejné době společnost General Electric vyvinula podobné 5,5metrové zařízení, takzvaný „pedipulátor“, který byl řízen operátorem zevnitř.

Přes tyto velmi zajímavé kroky nebyly korunovány úspěchem. Obleky se ukázaly jako nepraktické, ale výzkum pokračoval. V 80. letech minulého století vytvořili vědci v laboratoři v Los Alamos návrh takzvaného Pitmanova obleku, exoskeletu pro použití americkými vojáky. Koncept však zůstal pouze na rýsovacím prkně. Od té doby svět zaznamenal několik dalších vylepšení, ale nedostatek materiálů a energetických omezení nám neumožnil vidět skutečný oblek Iron Mana.

Výrobci exoskeletonů byli léta stíháni limity technologie. Počítače byly příliš pomalé na to, aby zpracovaly příkazy, které poháněly obleky. Nebylo dostatečné napájení, aby byl exoskeleton dostatečně přenosný, a svaly elektromechanického aktuátoru, které pohybovaly končetinami, byly prostě příliš slabé a objemné na to, aby fungovaly „lidsky“. Přesto se začalo. Myšlenka exoskeletonu se ukázala jako příliš slibná pro vojenské a lékařské obory, aby se s ní jednoduše rozloučila.

Člověk-stroj

Na počátku roku 2000 se snaha vytvořit skutečný oblek Iron Mana začala někam dostávat.

Agentura pro obranné pokročilé výzkumné projekty DARPA, inkubátor Pentagonu pro exotické a pokročilé technologie, zahájila program v hodnotě 75 milionů dolarů na vytvoření exoskeletu, který by doplňoval lidské tělo a jeho výkonnost. Seznam požadavků DARPA byl poměrně ambiciózní: agentura chtěla vozidlo, které by vojákovi umožnilo neúnavně převážet stovky kilogramů nákladu po celé dny, podporovalo velká děla, která obvykle vyžadují dva operátory, a bylo schopné odvézt zraněného vojáka z letadla. bojiště v případě potřeby. V tomto případě musí být auto nezranitelné vůči palbě a také musí skákat vysoko. Mnozí okamžitě považovali plán DARPA za neproveditelný.

Ale ne všechny.

Sarcos - vedený tvůrcem robotů Stevem Jacobsenem, který předtím vytvořil 80tunového mechanického dinosaura - přišel s inovativním systémem, který používal senzory a používal tyto signály k ovládání sady ventilů, které zase upravovaly hydrauliku pod vysokým tlakem v klouby . Mechanické klouby pohybovaly válci spojenými kabely, které napodobovaly šlachy spojující lidské svaly. V důsledku toho se zrodil experimentální exoskeleton XOS, díky kterému člověk vypadal jako obří hmyz. Sarcos nakonec získal Raytheon, který pokračoval ve vývoji a o pět let později představil druhou generaci obleku.

Exoskeleton XOS 2 nadchl veřejnost natolik, že jej časopis Time zařadil do svého seznamu Top 5 roku 2010.

Mezitím jiné společnosti, jako je Berkeley Bionics, pracovaly na snížení množství energie, kterou umělá protetika vyžaduje, aby exoskeleton mohl fungovat dostatečně dlouho, aby byl praktický. Jeden projekt z roku 2000, Human Load Carrier (HULC), mohl fungovat až 20 hodin na jedno nabití. Pokrok šel krok po kroku kupředu.

Exoskeleton HAL

Do konce desetiletí vyvinula japonská společnost Cyberdyne robotický oblek nazvaný HAL, který je svým designem ještě neuvěřitelnější. Namísto spoléhání se na svalové kontrakce lidského operátora, HAL fungoval na senzorech, které čtou elektrické signály z mozku operátora. Teoreticky by exoskeleton založený na HAL-5 mohl umožnit uživateli dělat cokoli, co chce, pouhým přemýšlením, aniž by pohnul jediným svalem. Ale prozatím jsou tyto exoskelety projektem budoucnosti. A mají své vlastní problémy. Například jen několik exoskeletonů bylo dosud schváleno pro veřejné použití. Zbytek se stále testuje.

Vývojové problémy

Do roku 2010 vedl projekt DARPA na vytvoření exoskeletonů k určitým výsledkům. V současné době dokážou pokročilé systémy exoskeletu o hmotnosti až 20 kilogramů zvednout až 100 kilogramů užitečného zatížení prakticky bez námahy operátora. Nejnovější exoskeletony jsou přitom tišší než kancelářská tiskárna, umí se pohybovat rychlostí 16 km/h, provádět dřepy a skákat.

Není to tak dávno, co jeden z dodavatelů obrany, Lockheed Martin, představil svůj exoskelet určený pro těžké zvedání. Takzvaný „pasivní exoskeleton“, určený pro pracovníky loděnic, jednoduše přenáší zátěž na nohy exoskeletu na zemi.

Rozdíl mezi moderními exoskelety a těmi vyvinutými v 60. letech je v tom, že jsou vybaveny senzory a přijímači GPS. Tedy další navyšování sázek pro vojenské použití. Vojáci by mohli pomocí takových exoskeletů získat řadu výhod, od přesné geopozice až po další superschopnosti. DARPA také vyvíjí automatizované tkaniny, které by mohly být použity v exoskeletech ke sledování zdraví srdce a dýchacích cest.

Pokud bude americký průmysl pokračovat touto cestou, bude mít velmi brzy vozidla, která se budou moci nejen pohybovat „rychleji, výš, silnější“, ale také nést dalších několik stovek užitečného zatížení. Bude to však ještě minimálně několik let, než se na bojiště postaví skuteční železní muži.

Jak už to tak bývá, vývoj vojenských agentur (předpokládejme například internet) může být v době míru velkým přínosem, protože technologie nakonec vyjde a pomůže lidem. Lidé trpící úplnou nebo částečnou paralýzou budou moci vést plnohodnotnější život. Berkeley Bionics například testuje eLegs, bateriový exoskelet, který by člověku umožnil chodit, sedět nebo prostě stát po dlouhou dobu.

Jedna věc je jistá: proces rychlého vývoje exoskeletonů začal na začátku tohoto století (říkejme tomu druhá vlna) a jak to všechno skončí, bude známo velmi, velmi brzy. Technologie nikdy nestojí na místě, a pokud se inženýři něčeho ujmou, dovedou to k logickému závěru.

DIY exoskeleton

Jak můžete sami implementovat exoskeleton?

Aby to bylo divoce silné, jak tomu rozumím, měli byste se držet hydrauliky.
Aby hydraulický systém fungoval, potřebujete:

- odolný a pohyblivý rám
-minimálně požadovaná sada hydraulické písty (budu jim říkat „svaly“)
-dva vakuová pumpa, dvě tlakové komory s ventilovým systémem spojeným trubkou.
-trubky, které vydrží vysoký tlak.
-zdroj napájení exoskeleton
Pro ovládání ventilového systému:
-Malý mrtvý počítač
-asi 30 senzorů se sedmi (například) stupni úměrnými stupňům otevření ventilu
- speciální program schopný číst stavy čidel a posílat ventilům odpovídající příkazy.

Proč je to všechno nutné:

- „svaly“ a kostra jsou vlastně celý muskuloskeletální systém.
- vakuové pumpy. proč dva? takže jeden zvyšuje tlak v tlakových komorách, potrubí a svalech a druhý jej snižuje.
-tlakové komory spojené trubkou. v jednom zvyšte tlak v druhém, snižte a vybavte trubku ventilem, který se otevírá pouze ve dvou případech: vyrovnání tlaku, zajištění nečinný pohyb kapaliny.
- ventily. je to jednoduché a efektivní systém ovládání, které bude záviset na tlaku v tlakové komoře a řízení počítačem. zvýšení tlaku v tlakové komoře otevřením ventilů kanálů „napjatých svalů“ vám umožní provádět určité akce, zvýšit tlak na hydraulické písty, pohyblivé části kostry (rámu).

Senzory, proč asi třicet dva na nohy, tři na nohy, šest na ruce a 4 na záda? jak je zařídit? proti pohybu končetin. takže noha tlačená dopředu vyvíjí tlak zevnitř na exoskeleton a na senzor na jeho vnitřní straně. Dále vysvětlím, proč tomu tak je.
- počítač s programem. hlavním úkolem počítač a program, aby zajistil, že senzory nebudou vystaveny tlaku, pak člověk uvnitř nepocítí zbytečný odpor exoskeletu, který se bude snažit opakovat pohyby člověka bez ohledu na aktivitu nervů, svalů nebo jiných biometrických ukazatelů, čímž umožňující použití mnohem levnějších senzorů, než například v high-tech exoskeletonech. signály snímačů pro počítač by měly být rozděleny do dvou skupin: s bezpodmínečnou kontrolou hydraulický systém a přijato pouze za podmínky, že protilehlý snímač s bezpodmínečnou kontrolou není vystaven tlaku. Tato implementace udrží nohu položenou kolenem na zemi z automatického extenze, pokud ji osoba nenarovná sama. Ale k tomu bude muset osoba uvnitř exoskeletu zvednout nohu ze země (nebo musí programově snížit citlivost senzorů spouštěných stavem). Na příkladu nohy: umístěte senzory s nepodmíněným signálem na přední stranu a senzory s nepodmíněným signálem na zadní stranu. Sami si představte, jak bude pohyb prováděn. když člověk ohne nohu, exoskeleton se ohne, i když je celá váha osoby na senzorech, které nohu prodlužují. Zde lze pomocí akcelerometru (nebo jiného zařízení podobného vestibulárnímu) programově nastavit změnu nepodmíněnosti signálů senzorů v závislosti na poloze těla v prostoru, eliminující kroucení exoskeletu při pádu na záda.

Dále pro zvýšení síly udělejte ruce tříprsté, silné, můžete kombinovat hydrauliku a kovový kabel. ruka by měla být oddělená od lidské, to znamená před zápěstním kloubem, odstraní se tím konstrukční potíže spojené s přítomností lidské ruky v ruce s exoskeletem a nedojde ani k poranění lidské ruky protože lidská noha by měla být na hlezenním kloubu exoskeletu a chráněna.
- ruční ovládání. trochu volného prostoru pro dvě třetiny volnosti pohybu ruky a prstů člověka v ruce exoskeleton a systém tří kroužků na kabelech, tři prsty od malíčku po prostředníček v jednom, index v druhý a palec ve třetím. veškerá kontrola spočívá v tom, že lidské prsty pohybují prstencem, který je na nich nasazen, posouvají senzorové kolečko kabelem, v závislosti na jeho rotaci se prsty exoskeletu ohýbají a narovnávají. to vyloučí úsilí navíc hydraulika k prodloužení nebo ohnutí prstů exoskeletu nad rámec jeho konstrukčních možností. použijte jeden kabel pro dva prsteny, jeden nebo dva pro jeden. Proč? protože prsty od malíčku po ukazováček je potřeba ohýbat a odklánět pouze jedním směrem a palec Ve dvě. Pokud chcete, můžete to zkontrolovat vlastníma rukama.

Zdroj napájení exoskeleton- tady se znovu objevují hrozné kecy. Nakonec musíte vybrat zdroj energie potřebné výpočty, maximální optimalizace návrhu exoskeletu a měření jeho energetické spotřeby.