Экзоскелет
05.08.2019, 06:30
Источник: Wikipedia
Экзоскелет — (от греч. — внешний и скелет) — устройство,
предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения
амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей.
энциклопедия «Wikipedia»
О термине
Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях.
Для определения этих пропорций следует пользоваться понятием анатомическая параметризация.
Анатомическая параметризация — это определение соответствий между различными
анатомическими характеристиками строения человеческого тела и параметрами механического устройства,
обуславливающих оптимальную работу образующейся при этом биомеханической системы
Экзоскелеты, созданные на сегодняшний день, или находящиеся в стадии перспективных разработок,
могут быть классифицированы по следующим признакам:
- Тип исполнительного механизма
- Наличие привода усиления сочленений
- Анатомическое расположение усиленных сочленений
- Наличие встроенного источника энергии
- Вид используемого силового привода
- Способ получения управляющего сигнала
- Тип силовой установки и источника энергии
- Область практического применения
В 2015 профессор Воробьев А.А году предложил полную и современную классификацию экзоскелетов.
В основу предлагаемой классификации положены несколько принципов.
По источнику энергии и принципу работы привода:
- пассивные экзоскелеты;
- активные экзоскелеты.
По точке приложения (локализации):
- экзоскелет верхних конечностей;
- экзоскелет нижних конечностей;
- экзоскелет-костюм.
По стоимости (условно):
- низкой стоимости (доступные): 1000—10000 $;
- средней ценовой категории: 10000—50000 $;
- высокой стоимости — более 50000 $.
По области применения:
- военный;
- медицинский;
- промышленный;
- космический.
По весу конструкции:
- лёгкие — до 5 кг;
- средней весовой категории — от 5 до 30 кг;
- тяжелые — более 30 кг.
По количеству функций:
- экзоскелеты простого назначения;
- экзоскелеты двойного назначения;
- экзоскелеты с расширенными функциями.
По мобильности пациента:
- мобильные;
- фиксированные (стационарные);
Всем нам хотя бы раз на протяжении своей жизни хотелось бы стать сильнее, быстрее, выносливее. Как известно, наука не стоит на месте и благодаря ей люди могут улучшить свои физические способности. Имя этому чуду “экзоскелет” - внешний каркас, что повторяет движения человека и усиливает их.
Экзоскелеты могут применяться в медицинской, военной, промышленной сфере, а также в местах с повышенной радиоактивностью.
Для медицины экзоскелет настоящая находка. Инвалиды, что потеряли волю к жизни вновь смогут ходить, парализованные силой мысли будут передвигаться, без чьей-либо помощи.
Несмотря на явную полезность этой отрасли экзоскелеты все еще развиваются, нуждаются в доработке и не всем по карману. Каков же был исторический путь этой “панацеи” от мира технологий.
История возникновения и развития экзоскелетов
Первопроходцем в этой отрасли был инженер из России,который в конце 19 века запатентовал технологии, которые повышали физические показатели человека. Технологию планировали использовать для военных нужд.
В 60-ых годах прошлого века компания General Electric показала миру разработки костюма Hardiman. Костюм напоминал модель современного экзоскелета, поднимал предметы весом до 110 кг, функционировал на воде, суше и космосе. Слишком тяжелая модель и медленная работа обрекли его на провал.
В 70-ых ученый из Югославии,Миомир Вукобратович разработал экзоскелет с пневмоприводом для парализованных людей. Позже его наработки использовали ученые России и Европы для создания схожих проектов. Там в начале 80-ых был разработан экзоскелет для инвалидов.
Дефицит энергоносителей, развитие смежных наук и в целом медленное течение прогресса ощутимо тормозило развитие этой отрасли. В начале 21-го века были представлены рабочие прототипы.
Проект американский ученых Lady Warrior усиливал руки и ноги человека. Был представлен в 2007 году.
Костюм HAL компании Cyberdyne отличался более легким корпусом, портативным компьютером и емким аккумулятором.
Современные “мастодонты” в сфере экзоскелетов - компании Ekso Bionics, Panasonic, DARPA, Lockheed Martin ежегодно будоражат воображение на выставках представляя все более производительные и комфортабельные новшества.
В каких отраслях используются экзоскелеты?
Широко экзоскелеты используются в медицинской и военной сфере. Также экзоскелеты задействованы в строительстве, расчистке завалов после стихийных бедствий и при исследовании океанских глубин.
Что ждет робототехнику в дальнейшем?
Экзоскелеты во время своего развития сталкиваются с трудностями. Если коротко, то экзоскелет это источник питания, каркас и программное обеспечение. И если последние два пункта не вызывают вопросов, то первый является серьезной проблемой.
Большинство известных сейчас источников питания могут обеспечить экзоскелет энергией лишь на несколько часов. Далее костюм работает от солнечных батарей или питается от сети. Из-за этого конструкторы пытаются найти оптимальный источник питания или способ беспроводной передачи энергии.
Большинство непосредственно механических скелетов или каркасов созданы из тяжелых материалов, такие как алюминий и сталь. Тяжесть снижает эффективность костюма. Оптимальный вариант: использование более легких и прочных, но вместе с тем дорогостоящих материалов. Примером таких материалов являются углеродное волокно и титан. В будущем они, возможно, станут более доступными.
Обычно в экзоскелете используются гидроцилиндры. Их мощность и точность идеально подходят для задач экзоскелета. Их главной проблемой является вес. Возможно, им на смену придут пневмоприводы и сервоприводы, работающие на электронной основе. Эти механизмы тратят минимум энергии.
Заключение
Экзоскелеты это настоящее чудо техники, дающее небывалую силу людям и надежду инвалидам и паралитикам. Лишь с помощью экзоскелетов можно решить предстоящие задачи в строительстве и открытом космосе.
Но перед массовым распространением экзоскелета предстоит решить множество вопросов, такие как высокую себестоимость. Мы надеемся, что в будущем экзоскелеты станут привычной вещью в повседневной жизни!
Несколько видео о экзоскелете
|
Ключевые слова: классификация экзоскелетов экзоскелет стоимость Wikipedia конечности параметризация человека назначения экзоскелетов привода устройство классификации классификация Экзоскелет Словарик робототехника робот
|
Обратная связь
Реклама на сайте
НАЗАД
