Биониц Хуманс: Екоскелетон технологија редефинише границе

Реклама

Ин Ивица сутрашњице, критички признати научнофантастични филм објављен овог љета, војници се боре против ванземаљаца помоћу егзоскелета који побољшавају њихову снагу, брзину и окретност. На сребрном екрану, поред експлозија и ванземаљских непријатеља, идеје изгледају као холивудски изум - али ближи су реалности него што бисте мислили.

Истраживање егзоскелета се проводи већ више од једног века, што је резултирало низом одрживих прототипа. Изненађујуће се, ипак, мање фокусирају на супер-људску снагу и више на побољшање издржљивости и квалитета живота. Истраживачи на терену виде Будућност 4 технологије које би могле да промене светТренутно је тако узбудљиво време за живот, јер наука и технологија потичу човечанство напред са тако невероватном брзином. Ко би помислио пре десет година да ћемо имати приступ једним додиром свима ... Опширније као маратон уместо спринта.

Еко-Хистори

Појавили су се људски егзоскелети научнофантастичне приче спочетком 1950-их, али први прави егзоскелет изумио је пола века раније руски проналазач Ницхолас Иагн. Упркос држави пребивалишта,

одлучио је да поднесе патент патентном уреду Сједињених Држава 1890. Свој изум је описао као:

[…] Низ опруга прилагођених да подносе тежину целог тела и одлажу и накупљају моћ која се тиме користи, заједно са снагом коју је имао моментум такве мртве тежине када је унутра кретање. - Ницхолас Иагн, изумитељ

Његов егзоскелет такође је користио „акумулаторе компримоване течности“ за складиштење енергије. Према Ницхоласу, његов проналазак је корисницима пружио бољу покретљивост и смањио напрезање трчања и скакања по телу. Опростите, фанови пунк-пунка; ово није била машина смрти покретана зупчаником.

Први егзоскелет са погоном, Хардиман, развио је Генерал Елецтриц крајем 1960-их. Масивно и безобразно, одело је подсећало на масивна борбена одијела која су предвиђали аутори научне фантастике. Дизајниран је тако да значајно побољша снагу корисника, али њени изумитељи никада нису у потпуности прибили захтеве за контролу и напајање. Као што је наведено у завршном извештају пројекта:

Проблем са интерфејсом човек-машина у прототипу Хардиман И био је озбиљан. Високо повећање снаге, сложеност система с више зглобова и интимна спојка човека и машине наметали су многа дизајнерска ограничења и поставила велике захтеве постојећој технологији.

Неуспех Хардимана показао је екстремне потешкоће у развоју егзоскелета са технологијом те ере. Други покушај није направљен све до почетка деведесетих, када су истраживачи у Кавасакију започели рад на Снази Одијело за помоћ (уклоњен сломљени УРЛ), егзоскелет дизајниран да помогне медицинским радницима да се крећу непокретно пацијенти.

Експлозија новог развоја догодила се након прелазног века. Јапанска компанија Цибердине увела концепт егзоскелета ХАЛ-3, Беркелеи је развио егзоскелет доњег тела зван Блеек како би помогао војницима у преношењу тешких терета на велике удаљености, а Хонда је саставила пар егзоскелета доњег дела тела дизајнираних за делимично покретне људе којима би иначе могао бити потребан штап или шетач.

Укључивање

Неуспели пројекат Хардиман је она врста оделе коју већина људи помисли када им се каже да замисле егзоскелет. Многи од нас се сећају слике из фикције, попут чувеног егзоскелета који је управљао Сигоурнеи Веавер (тачније, каскадер скривен иза ње) у Ванземаљци.

Масиван егзоскелет сигурно може задивити публику, али његова практична употреба је ограничена. Батеријама још увек недостаје издржљивости потребне за напајање зверских машина током дужег временског периода, а велики егзоскелет не ради много што виљушкар, дизалица или друго возило не могу да постигну. Савремени егзоскелети фокусирају се на унапређењу људи на практичне начине који могу бити од користи сваки дан у различитим ситуацијама.

Један од најновијих дизајна је универзални људски носач терета, или ХУЛЦ, војни егзоскелет који је дизајнирао Лоцкхеед-Мартин да увелике побољша физичке могућности војника. Основна идеја, као што је то изјавио менаџер програма Јим Ни и детаљно наведено у саопштењу компаније, је да повећа издржљивост и снагу уз истовремено смањење ризика од повреда.

Омогућује војницима да раде оно што данас не могу, а истовремено их штити од мишићно-коштаних озљеда. - Јим Ни, менаџер програма ХУЛЦ-а

То не звучи много од користи коју је Никола Иагн тврдио за свој егзоскелет пре више од једног века, али савремена технологија значи да истраживачи могу боље реализовати идеју. ХУЛЦ може помоћи продавцима да носе терет до 200 килограма по разним теренима, а истовремено минимизирају ризик од повреда које могу успорити војника на терену. Батерије напајају егзоскелет, тежак преко педесет килограма, а животни век може да се продужи и до 72 сата уз помоћ посебне опреме.

Али Лоцкхеед-Мартин није једина компанија на овом пољу. Раитхеон је провео последњих осам година развијајући КСОС, који се нада да ће испунити исту улогу као ХУЛЦ. За разлику од свог конкурента, КСОС покрива значајан део доњег и горњег дела тела корисника. Њени изумитељи наводе сличну максималну носивост од најмање 200 килограма, али појачана снага се протеже и на рукама, које уз мало напора могу издржати и до педесет килограма.

Не само за војнике

У међувремену у Јапану, Цибердине је наставио развој свог егзоскелета ХАЛ-5. За разлику од својих америчких вршњака, овај уређај је направљен за цивилну, а не војну употребу. Компанија истражује неколико модела које користе индустријски радници, одговор на катастрофу лични и медицински професионалци.

Модел доњих екстремитета дизајниран да помогне рехабилитацији особа које имају проблем мобилности повезаних са повредама одобрен је за употребу у Европи и користи се у клиничким испитивањима. Прво суђење, завршено у априлу ове године, сугерира да егзоскелет пружа „изузетно значајно побољшање“ покретљивости када се носи и такође, с временом, побољшава способност истог пацијента за кретање без егзоскелет. Међутим, само је осам пацијената било укључено у студију, тако да мора бити учињено више на потврђивању предности ХАЛ-а.

Још један цивилни егзоскелет који прима пажњу је РеВалк, егзоскелет доњег тела који одговара улози сличној ХАЛ-у. РеВалк користи моторе с малом снагом да помогне у покретљивости, истовремено нудећи цјелодневни рад батерије. За разлику од ХАЛ-а, РеВалк се мора користити са штаповима, али такође је и даље у његовом развоју и одобрен је у неколико земаља. РеВалк се може користити за рехабилитацију или се може купити за личну употребу као алтернатива инвалидским колицима или скутеру са погоном.

Батерије нису укључене

ФОРТИС, који је тек почео тестирати ове године, најновији је егзоскелет Лоцкхеед-Мартина. Иако прву рунду тестирања врши морнарица, овај егзоскелет, за разлику од ХУЛЦ-а, намењен је само цивилној употреби. Ојачава тело корисника, смањујући напрезање у руковању тешким алатима, морнаричка механизација често користи за поправак бродова.

Ношењем егзоскелета ФОРТИС, оператери могу дуже време да држе тежину тих тешких алата са смањеним умором. - Адам Миллер, директор нових иницијатива, Лоцкхеед-Мартин

Иако му недостају батерије, ФОРТИС има импресивне способности. Може помоћи корисницима да без труда задрже и до 36 килограма. То у почетку можда не звучи много, али запамтите да механичари такве алате користе сатима сваког дана. Било која значајна тежина може постати заморна након неколико минута. Егзоскелет такође помаже да се та оптерећења пренесу на земљу, смањујући оптерећење на леђима и ногама корисника.

Ова врста егзоскелета, уколико се покаже успешном, могла би бити велика предност грађевинским и индустријским радницима који морају свакодневно дизати скромна оптерећења. Повреде на раду и даље су честе на овим пољима и с временом могу у великој мери смањити квалитет живота ветерана ових области.

Недостатак снаге ФОРТИС-а такође смањује сложеност и трошкове, чинећи идеју привлачнијом за широко постављање. Ипак, ФОРТИС је још увијек рано у развоју; први пут је објављен прошлог месеца. Већина других пројеката за егзоскелет развија се већ годинама, а у неким случајевима и деценијама, тако да овај пројекат још увек има пут.

Ипак човечан, али бољи

Фокус модерног егзоскелета прешао је са појачања снаге и брзине на повећање издржљивости. У том смислу, циљ није да нас учини много бржим или јачим него раније, већ да нас учини трајнијима и побољша наш квалитет живота. Иако није гламурозан, овај приступ има смисла; победили смо дизање тешких терета с виљушкаром.

Повреда и исцрпљеност су, међутим, непријатељи које тек треба да победимо. Уморни, повређени војник вероватно ће успорити целу јединицу и мање је способан да одговори на претње, и процену за 2013. утврђене повреде на радном месту коштају и до 250 милијарди долара годишње само у Сједињеним Државама. Смањење напрезања и повећање издржљивости могу имати користи од пешадије у борби до здравствених радника кретање пацијената између кревета, тако да ћемо вероватно видети да ће егзоскелети наставити са новим приступом у наредном периоду декада. Егзоскелети нам неће дати супер-људску снагу или блиставу брзину - барем не ускоро. Али они ће нам помоћи да живимо дуже, боље животе Како технологија може утицати на људску еволуцијуНе постоји ниједан аспект људског искуства који није дотакла технологија, укључујући и наша тела. Опширније .

Кредитна слика: Лоцкхеед-Мартин, Цибердине