ეგზოლოკონსტრუქციები

მიუხედავად იმისა, რომ ბოლო დროს სულ უფრო მეტი ისმის ეგზოჩონჩხების შესახებ, ირკვევა, რომ ამ გამოგონების ისტორია მეცხრამეტე საუკუნიდან იწყება. შეიტყვეთ, როგორ შეიცვალა ის ათწლეულების განმავლობაში და როგორ გამოიყურებოდა მისი ევოლუციის გარდამტეხი მომენტები. 

1. ილუსტრაცია ნიკოლაი იაგნის პატენტიდან

1890 – ეგზოჩონჩხის შექმნის პირველი ინოვაციური იდეები მე-1890 საუკუნით თარიღდება. 420179 წელს ნიკოლას იაგნმა დააპატენტა შეერთებულ შტატებში (პატენტი No. US XNUMX A) "სიარულის, სირბილისა და ხტუნვის გასაადვილებელი მოწყობილობა" (1). ეს იყო ხისგან დამზადებული ჯავშანი, რომლის დანიშნულება იყო მეომრის სიჩქარის გაზრდა მრავალკილომეტრიანი ლაშქრობის დროს. დიზაინი გახდა შთაგონების წყარო ოპტიმალური გადაწყვეტის შემდგომი ძიებისთვის.

1961 - 60-იან წლებში General Electric-მა კომელის უნივერსიტეტის მეცნიერთა ჯგუფთან ერთად დაიწყო მუშაობა ელექტროჰიდრავლიკური სარჩელის შექმნაზე, რომელიც მხარს უჭერს ადამიანის ვარჯიშს. სამხედროებთან თანამშრომლობამ Man Augmentation პროექტზე გამოიწვია ჰარდიმანის განვითარება (2). პროექტის მიზანი იყო შეექმნა სარჩელი, რომელიც მიბაძავს ადამიანის ბუნებრივ მოძრაობებს, რაც საშუალებას მისცემს მას აწიოს თითქმის 700 კგ-ის წონის ობიექტები. თავად კოსტუმი იწონიდა იგივეს, მაგრამ ხელშესახები წონა იყო მხოლოდ 20 კგ.

2. General Electric-ის პროტოტიპის სითბოს გადამცვლელი

მიუხედავად პროექტის წარმატებისა, აღმოჩნდა, რომ მისი სარგებლიანობა უმნიშვნელო იყო და საწყისი ასლები ძვირი დაჯდებოდა. მათმა შეზღუდული მობილურობის ვარიანტებმა და კომპლექსურმა ენერგოსისტემამ საბოლოოდ ეს მოწყობილობები გამოუსადეგარი გახადა. ტესტირების დროს აღმოჩნდა, რომ ჰარდიმანს შეუძლია მხოლოდ 350 კგ-ის აწევა და ხანგრძლივი გამოყენებისას აქვს მიდრეკილება საშიში, არაკოორდინირებული მოძრაობებისკენ. პროტოტიპის შემდგომი განვითარების შედეგად, მხოლოდ ერთი მკლავი იყო მიტოვებული - მოწყობილობა იწონიდა დაახლოებით 250 კგ, მაგრამ ის ისეთივე არაპრაქტიკული იყო, როგორც წინა ეგზოჩონჩხი.

70-იანი წლები. „მისი ზომის, წონის, არასტაბილურობისა და სიმძლავრის პრობლემების გამო, Hardiman არასოდეს გამოსულა წარმოებაში, მაგრამ სამრეწველო Man-Mate-მა გამოიყენა გარკვეული ტექნოლოგია 60-იანი წლებიდან. ტექნოლოგიაზე უფლებები იყიდა Western Space and Marine-მა, რომელიც დააარსა GE-ს ერთ-ერთმა ინჟინერმა. პროდუქტი შემდგომ განვითარდა და დღეს არსებობს დიდი რობოტული მკლავის სახით, რომელსაც შეუძლია ძალის გამოხმაურების გამოყენებით 4500 კგ-მდე აწევა, რაც მას იდეალურს ხდის ფოლადის ინდუსტრიისთვის.

3. სერბეთში, მიხაილო პუპინის ინსტიტუტში აგებული ეგზოჩონჩხები.

1972 – ადრეული აქტიური ეგზოჩონჩხები და ჰუმანოიდური რობოტები შეიქმნა სერბეთის მიხაილო პუპინის ინსტიტუტში ჯგუფის მიერ, რომელსაც ხელმძღვანელობდა პროფ. მიომირ ვუკობრატოვიჩი. პირველი, ფეხის მოძრაობის სისტემები შეიქმნა პარაპლეგიით დაავადებული ადამიანების რეაბილიტაციისთვის (3). აქტიური ეგზოჩონჩხების შემუშავებისას ინსტიტუტმა ასევე შეიმუშავა ადამიანის სიარულის ანალიზისა და კონტროლის მეთოდები. ამ მიღწევებიდან ზოგიერთმა ხელი შეუწყო დღევანდელი მაღალი ხარისხის ჰუმანოიდური რობოტების განვითარებას. 1972 წელს ბელგრადის ორთოპედიულ კლინიკაში გამოსცადეს აქტიური პნევმატური ეგზოსჩონჩხი, ელექტრონული პროგრამირებით ქვედა კიდურების დამბლისთვის.

1985 „ლოს ალამოსის ნაციონალური ლაბორატორიის ინჟინერი აშენებს ეგზოჩონჩხს, სახელწოდებით Pitman, ქვეითი ჯავშანტექნიკისთვის. მოწყობილობის მართვა ეფუძნებოდა სენსორებს, რომლებიც სკანირებენ თავის ქალას ზედაპირს, მოთავსებულ სპეციალურ ჩაფხუტში. იმდროინდელი ტექნოლოგიის შესაძლებლობების გათვალისწინებით, მისი წარმოება ძალიან რთული დიზაინი იყო. შეზღუდვა, უპირველეს ყოვლისა, იყო კომპიუტერების არასაკმარისი გამოთვლითი სიმძლავრე. გარდა ამისა, ტვინის სიგნალების დამუშავება და ეგზოჩონჩხის მოძრაობებად გადაქცევა ტექნიკურად პრაქტიკულად შეუძლებელი რჩებოდა იმ დროს.

4. Exoskeleton Lifesuit, შექმნილია მონტი რიდის მიერ.

1986 — მონტი რიდი, აშშ-ს არმიის ჯარისკაცი, რომელმაც მოიტეხა ხერხემალი ცისთავში ჩავარდნის დროს, ავითარებს გადარჩენის კოსტუმის ეგზოჩონჩხს (4). ის შთაგონებული იყო მობილური ქვეითი კოსტუმების აღწერებით რობერტ ჰაინლეინის სამეცნიერო ფანტასტიკურ რომანში Starship Troopers, რომელიც მან წაიკითხა საავადმყოფოში გამოჯანმრთელების დროს. თუმცა, რიდმა არ დაიწყო მუშაობა თავის მოწყობილობაზე 2001 წლამდე. 2005 წელს მან გამოსცადა პროტოტიპი 4,8 სამაშველო კოსტუმი წმინდა პატრიკის დღის რბოლაზე სიეტლში, ვაშინგტონი. დეველოპერი ამტკიცებს, რომ დაამყარა სიარულის სიჩქარის რეკორდი რობოტების კოსტუმებში, დაფარავს 4 კილომეტრს საშუალოდ 14 კმ/სთ სიჩქარით. პროტოტიპმა Lifesuit 1,6-მა შეძლო 92 კილომეტრის გავლა სრულად დამუხტულმა და XNUMX კგ-ის აწევის საშუალება მისცა.

1990-დღემდე - HAL ეგზოჩონჩხის პირველი პროტოტიპი შემოგვთავაზა იოშიუკი სანკაიმ (5), პროფ. ცუკუბას უნივერსიტეტი. სანკაიმ სამი წელი გაატარა - 1990 წლიდან 1993 წლამდე - ნეირონების იდენტიფიცირებაში, რომლებიც აკონტროლებენ ფეხის მოძრაობას. მას და მის გუნდს კიდევ ოთხი წელი დასჭირდა აღჭურვილობის პროტოტიპისთვის. მესამე HAL პროტოტიპი, რომელიც შეიქმნა 22-ე საუკუნის დასაწყისში, დაკავშირებული იყო კომპიუტერთან. თავად ბატარეა იწონიდა თითქმის 5 კგ-ს, რაც მას ძალიან არაპრაქტიკულს ხდიდა. ამის საპირისპიროდ, გვიანდელი მოდელი HAL-10 იწონიდა მხოლოდ 5 კგ-ს და ჰქონდა ბატარეა და საკონტროლო კომპიუტერი შემოხვეული მომხმარებლის წელზე. HAL-XNUMX ამჟამად არის ოთხკიდური სამედიცინო ეგზოჩონჩხი (თუმცა ხელმისაწვდომია მხოლოდ ქვედა კიდურის ვერსია), რომელიც დამზადებულია იაპონური კომპანიის Cyberdyne Inc-ის მიერ. ცუკუბას უნივერსიტეტთან თანამშრომლობით.

5. პროფესორი იოშიუკი სანკაი წარმოგიდგენთ ეგზოჩონჩხის ერთ-ერთ მოდელს.

მუშაობს დაახლოებით 2 საათი 40 წუთი როგორც შიდა, ასევე გარეთ. ხელს უწყობს მძიმე საგნების აწევას. საკონტროლო და სატრანსპორტო საშუალების მდებარეობა კონტეინერებში ყუთში შესაძლებელს ხდიდა მოშორებულიყო "ზურგჩანთა" ეგზოჩონჩხის უმეტესობისთვის ასე დამახასიათებელი, ზოგჯერ დიდ მწერს წააგავს. ჰიპერტენზიის, ოსტეოპოროზის და გულის ნებისმიერი დაავადების მქონე ადამიანებმა უნდა გაიარონ კონსულტაცია ექიმთან HAL-ის გამოყენებამდე და უკუჩვენებები მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება ამით, კარდიოსტიმულატორი და ორსულობა. HAL FIT პროგრამის ფარგლებში, მწარმოებელი გთავაზობთ შესაძლებლობას გამოიყენონ სამკურნალო სესიები ეგზოჩონჩხით როგორც ავადმყოფებისთვის, ასევე ჯანმრთელებისთვის. HAL-ის დიზაინერი ირწმუნება, რომ განახლების შემდეგი ეტაპები ფოკუსირებული იქნება თხელი კოსტუმის შექმნაზე, რომელიც მომხმარებელს თავისუფლად გადაადგილების და სირბილის საშუალებას მისცემს. 

2000 - პროფ. ჰომაუნ კაზერუნი და მისი გუნდი Ekso Bionics-ში ავითარებენ უნივერსალურ ადამიანთა ტვირთის გადამზიდველს, ანუ HULC (6) არის უკაბელო ეგზოჩონჩხი ჰიდრავლიკური ამძრავით. მისი მიზანია დაეხმაროს მეომარ ჯარისკაცებს 90 კგ-მდე წონის ტვირთის დიდი ხნის განმავლობაში, მაქსიმალური სიჩქარით 16 კმ/სთ. სისტემა საზოგადოებას წარუდგინეს AUSA ზამთრის სიმპოზიუმზე 26 წლის 2009 თებერვალს, როდესაც მიღწეული იქნა სალიცენზიო შეთანხმება Lockheed Martin-თან. ამ დიზაინში გამოყენებული დომინანტური მასალაა ტიტანი, მსუბუქი, მაგრამ შედარებით ძვირადღირებული მასალა მაღალი მექანიკური და გამძლე თვისებებით.

ეგზოჩონჩხი აღჭურვილია შეწოვის ჭიქებით, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ ატაროთ 68 კგ-მდე წონა (ამწევი მოწყობილობა). ელექტროენერგიის მიწოდება ხდება ოთხი ლითიუმ-პოლიმერული აკუმულატორისგან, რომლებიც უზრუნველყოფენ მოწყობილობის ნორმალურ მუშაობას ოპტიმალური დატვირთვით 20 საათამდე. ეგზოჩონჩხი გამოსცადეს სხვადასხვა საბრძოლო პირობებში და სხვადასხვა დატვირთვით. 2012 წლის შემოდგომაზე წარმატებული ექსპერიმენტების სერიის შემდეგ იგი გაგზავნეს ავღანეთში, სადაც შეიარაღებული კონფლიქტის დროს ტესტირება ჩაუტარდა. მიუხედავად მრავალი დადებითი მიმოხილვისა, პროექტი შეჩერდა. როგორც გაირკვა, დიზაინმა გაართულა გარკვეული მოძრაობების შესრულება და ფაქტობრივად გაზარდა კუნთებზე დატვირთვა, რაც ეწინააღმდეგებოდა მისი შექმნის ზოგად იდეას.

2001 – ბერკლის ქვედა კიდურების ეგზოჩონჩხის (BLEEX) პროექტი, რომელიც თავდაპირველად ძირითადად ჯარისთვის იყო განკუთვნილი, მიმდინარეობს. მის ფარგლებში მიღწეულია პერსპექტიული შედეგები პრაქტიკული მნიშვნელობის ავტონომიური გადაწყვეტილებების სახით. უპირველეს ყოვლისა, შეიქმნა რობოტული მოწყობილობა, რომელიც დამაგრებულია ტანის ქვედა ნაწილში, რათა ფეხებს დამატებითი ძალა მისცეს. აღჭურვილობა დააფინანსა თავდაცვის მოწინავე კვლევითი პროექტების სააგენტომ (DARPA) და შეიმუშავა ბერკლის რობოტიკისა და ადამიანის ინჟინერიის ლაბორატორიის მიერ, კალიფორნიის უნივერსიტეტის განყოფილება, ბერკლის მექანიკური ინჟინერიის დეპარტამენტი. ბერკლის ეგზოჩონჩხის სისტემა ჯარისკაცებს აძლევს შესაძლებლობას გადაიტანონ დიდი ტვირთი მინიმალური ძალისხმევით და ნებისმიერი ტიპის რელიეფზე, როგორიცაა საკვები, სამაშველო აღჭურვილობა, პირველადი დახმარების ნაკრები, კომუნიკაციები და იარაღი. სამხედრო აპლიკაციების გარდა, BLEEX ამჟამად ავითარებს სამოქალაქო პროექტებს. რობოტიკისა და ადამიანის ინჟინერიის ლაბორატორია ამჟამად იკვლევს შემდეგ გადაწყვეტილებებს: ExoHiker - ეგზოჩონჩხი, რომელიც შექმნილია ძირითადად ექსპედიციის წევრებისთვის, სადაც საჭიროა მძიმე აღჭურვილობის ტრანსპორტირება, ExoClimber - აღჭურვილობა მაღალმთებზე ასვლის ადამიანებისთვის, სამედიცინო ეგზოსჩონჩხი - ეგზოჩონჩხი შეზღუდული შესაძლებლობის მქონე პირებისთვის. ფიზიკური შესაძლებლობები. ქვედა კიდურების მოძრაობის დარღვევები.

8. Sarcos XOS 2-ის პროტოტიპი მოქმედებაში

ტექსტი

2010 - გამოჩნდება XOS 2 (8) არის სარკოსის XOS ეგზოჩონჩხის გაგრძელება. უპირველეს ყოვლისა, ახალი დიზაინი გახდა მსუბუქი და საიმედო, რაც საშუალებას გაძლევთ აწიოთ 90 კგ-მდე წონა სტატიკურად. მოწყობილობა კიბორგს წააგავს. კონტროლი დაფუძნებულია ოცდაათ მააქტიურებელზე, რომლებიც მოქმედებენ ხელოვნური სახსრების მსგავსად. ეგზოჩონჩხი შეიცავს რამდენიმე სენსორს, რომლებიც კომპიუტერის საშუალებით გადასცემენ სიგნალებს ამძრავებს. ამ გზით ხდება გლუვი და უწყვეტი მუშაობა და მომხმარებელი არ გრძნობს რაიმე მნიშვნელოვან ძალისხმევას. XOS წონა 68 კგ.

2011-დღემდე – აშშ-ს სურსათისა და წამლების ადმინისტრაცია (FDA) ამტკიცებს ReWalk სამედიცინო ეგზოჩონჩხს (9). ეს არის სისტემა, რომელიც იყენებს სიძლიერის ელემენტებს ფეხების გასაძლიერებლად და დამბლის მქონე ადამიანებს საშუალებას აძლევს ადგნენ პირდაპირ, იარონ და ავიდნენ კიბეებზე. ენერგიას უზრუნველყოფს ზურგჩანთის ბატარეა. მართვა ხორციელდება მარტივი ხელის დისტანციური მართვის გამოყენებით, რომელიც ამოიცნობს და ასწორებს მომხმარებლის მოძრაობებს. მთელი ნივთი შექმნილია ისრაელის ამიტ გოფერის მიერ და ყიდის შპს ReWalk Robotics (თავდაპირველად Argo Medical Technologies) დაახლოებით 85 PLN-ად. დოლარი.

9 ადამიანი დადის ReWalk Exoskeletons-ში

გამოშვების დროს მოწყობილობა ხელმისაწვდომი იყო ორი ვერსიით - ReWalk I და ReWalk P. პირველს იყენებენ სამედიცინო დაწესებულებები კვლევითი ან თერაპიული მიზნებისთვის სამედიცინო პროფესიონალის მეთვალყურეობის ქვეშ. ReWalk P განკუთვნილია პაციენტების პირადი გამოყენებისთვის სახლში ან საზოგადოებრივ ადგილებში. 2013 წლის იანვარში გამოვიდა ReWalk Rehabilitation 2.0-ის განახლებული ვერსია. ამან გააუმჯობესა მაღალი ადამიანების მორგება და გააუმჯობესა კონტროლის პროგრამული უზრუნველყოფა. ReWalk მომხმარებლისგან ყავარჯნების გამოყენებას მოითხოვს. უკუჩვენებად მოიხსენიება გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები და ძვლების მყიფეობა. შეზღუდვაა აგრეთვე ზრდა, 1,6-1,9 მ ფარგლებში და სხეულის წონა 100 კგ-მდე. ეს არის ერთადერთი ეგზოჩონჩხი, რომელშიც შეგიძლიათ მანქანის მართვა.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Ekso Bionics, ადრე ცნობილი როგორც Berkeley Bionics, გამოაქვეყნა თავისი სამედიცინო ეგზოსელონი. პროექტი დაიწყო ორი წლით ადრე სახელწოდებით eLEGS (10), და განკუთვნილი იყო სხვადასხვა ხარისხის დამბლის მქონე ადამიანების რეაბილიტაციისთვის. ReWalk-ის მსგავსად, კონსტრუქცია მოითხოვს ხელჯოხების გამოყენებას. ბატარეა უზრუნველყოფს ენერგიას მინიმუმ ექვსი საათის გამოყენებისთვის. ეგზო კომპლექტი დაახლოებით 100 ათასი ღირს. დოლარი. პოლონეთში ცნობილია ეგზოჩონჩხის Ekso GT-ის პროექტი, რომელიც შექმნილია ნევროლოგიურ პაციენტებთან მუშაობისთვის. მისი დიზაინი სიარულის საშუალებას აძლევს ადამიანებს ინსულტის, ზურგის ტვინის დაზიანების შემდეგ, გაფანტული სკლეროზის ან გილენ-ბარეს სინდრომის მქონე პაციენტების ჩათვლით. მოწყობილობას შეუძლია იმუშაოს რამდენიმე სხვადასხვა რეჟიმში, რაც დამოკიდებულია პაციენტის დისფუნქციის ხარისხზე.

2013 – Mindwalker, გონებით კონტროლირებადი ეგზოჩონჩხის პროექტი, იღებს დაფინანსებას ევროკავშირისგან. დიზაინი ბრიუსელის თავისუფალი უნივერსიტეტისა და იტალიის სანტა ლუჩიას ფონდის მეცნიერთა თანამშრომლობის შედეგია. მკვლევარებმა მოწყობილობის მართვის სხვადასხვა ხერხი გამოსცადეს – მათ მიაჩნიათ, რომ ტვინი-ნეირო-კომპიუტერის ინტერფეისი (BNCI) საუკეთესოდ მუშაობს, რაც საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ იგი ფიქრებით. სიგნალები გადის ტვინსა და კომპიუტერს შორის, ზურგის ტვინს გვერდის ავლით. Mindwalker გარდაქმნის EMG სიგნალებს, ანუ მცირე პოტენციალებს (ე.წ. მიოპოტენციალს), რომლებიც ჩნდება ადამიანის კანის ზედაპირზე კუნთების მუშაობისას, მოძრაობის ელექტრონულ ბრძანებებად. ეგზოჩონჩხი საკმაოდ მსუბუქია, ბატარეების გარეშე მხოლოდ 30 კგ-ს იწონის. იგი მხარს უჭერს 100 კგ-მდე წონის ზრდასრულ ადამიანს.

2016 – ETH ტექნიკური უნივერსიტეტი ციურიხში, შვეიცარია, მასპინძლობს პირველ Cybathlon სპორტულ შეჯიბრს შეზღუდული შესაძლებლობის მქონე პირთათვის დამხმარე რობოტების გამოყენებით. ერთ-ერთი დისციპლინა იყო ეგზოჩონჩხის რბოლა დაბრკოლებების კურსზე ქვედა კიდურების დამბლის მქონე ადამიანებისთვის. უნარებისა და ტექნოლოგიების ამ დემონსტრირებისას, ეგზოჩონჩხის მომხმარებლებს უნდა შეესრულებინათ ისეთი ამოცანები, როგორიცაა დივანზე ჯდომა და ადგომა, ფერდობებზე სიარული, კლდეებზე ფეხის დადგმა (როგორც არაღრმა მთის მდინარის გადაკვეთისას) და კიბეებზე ასვლა. აღმოჩნდა, რომ ყველა სავარჯიშოს ვერავინ ითვისებდა და ყველაზე სწრაფ გუნდებს 50 წუთზე მეტი დასჭირდათ 8 მეტრიანი დაბრკოლებების გასავლელად. შემდეგი ღონისძიება 2020 წელს გაიმართება, როგორც ეგზოჩონჩხის ტექნოლოგიის განვითარების მაჩვენებელი.

2019 – ზაფხულის დემონსტრაციების დროს Commando Training Center-ში, ლიმპსტონში, დიდი ბრიტანეთი, რიჩარდ ბრაუნინგმა, გამომგონებელმა და Gravity Industries-ის აღმასრულებელმა დირექტორმა, აჩვენა თავისი Daedalus Mark 1 ეგზოჩონჩხის რეაქტიული კოსტუმი, რამაც დიდი შთაბეჭდილება მოახდინა სამხედროებზე და არა მარტო ბრიტანელებზე. ექვსი პატარა რეაქტიული ძრავა - ორი მათგანი დამონტაჟებულია უკანა მხარეს და ორი დამატებითი წყვილის სახით თითოეულ მკლავზე - საშუალებას გაძლევთ ახვიდეთ 600 მ სიმაღლეზე. ჯერჯერობით, საწვავი საკმარისია მხოლოდ 10 წუთის განმავლობაში. ფრენა ...