Экзоскелет

Экзоскелеты компании EXORISE (Сайт компании Экзорайз) — уникальная разработка профессиональных инженеров и конструкторов, ученых и изобретателей (линейка пассивных промышленных экзоскелетов — X-Soft, X-Arm, X-Rise).

Три основных модели компании Экзорайз:

1. Основная массовая модель X-Soft (мягкий пассивный экзоскелет). Основная функция модели X-Soft — разгрузка спины человека при частых наклонах, поворотах с грузом и без. Он самый легкий (до 2 кг), простой в использовании и недорогой.
2. Тяжелая модель X-Arm — это, по сути, третья рука с возможностью комплектацией конструкцией экзоскелета ног для работы с инструментом. X-Arm весит около 10 кг, с «ногами» — около 17 кг. Это решение позволяет нивелировать вес как самого экзоскелета, так и ручного инструмента через конструкцию «ног» в землю.
3. Модель X-Rise, которая сделана специально для автопроизводителей, но может быть применена и в других секторах промышленности. Модель весит около 3 кг, ее задача — поддержка рук при операциях, требующих длительного удержания на весу.

Пассивный промышленный экзоскелет российской разработки (г. Магнитогорск, Челябинская область). Выполнен с учетом антропометрических и биомеханических данных человека. Призван разгружать мышцы спины, рук и ног работника, снижать вероятность травм и развития профессиональных заболеваний. Испытан в компаниях из списка ТОП-30 Российской Федерации, организованы серийные производство и продажи.

Гибкое и прочное основание и встроенный корсет компенсируют нагрузку на позвоночник и корректируют осанку. Рессоры и система распределения на базе своеобразных «помочей» из эластомеров призваны повышать эффективность работы при наклонах и подъемах (до 30 % уменьшения нагрузки при разгибании).

Выполнен из износостойких и жаропрочных материалов.

Области применения: Металлургия, Нефтегазовая отрасль, Машиностроение, Строительство, МЧС, Складское хозяйство, Погрузочно-разгрузочные работы, Сельское хозяйство, Жилищно-коммунальное-хозяйство

промышленный экзоскелет компании Exorise

X-RISE — пассивный экзоскелет, обеспечивающий поддержку рук для работников конвейерных производств. Может быть совмещен с моделью X-Soft для повышения эффективности при поднятии груза.

В то время как автоматизированные технологии, безусловно, снизили нагрузку на заводы по всему миру, тяжелый труд и долгие часы работы людей по-прежнему составляют большую часть производственного процесса.

X-rise — это пассивный экзоскелет верхней части тела, который поднимает и поддерживает руки работника (снимается нагрузку с плеч), перенося вес на бедра, чтобы помочь оператору в выполнении задач, связанных с подъемом и/или удержанием рук (с грузом или без) выше груди. Экзоскелет разработан с учетом физиологических особенностей человека, что делает его удобным для ношения в любых условиях, обеспечивая свободу движений и высокую эффективность.

Конструкция экзоскелета, дополнительно к основному действию, оказывает дисциплинирующее влияние на осанку работника при выполнении работ (реализована технология комбинированного демпфера в поясничной области). Помимо основной конструкции экзоскелет X-rise комплектуется поддержкой головы и набором силовых жгутов (натуральный силикон, армированный спец. волокном с рабочим режимом температур от −40 до +200 градусов по Цельсию)

ExoHeaver Active Electric — активный промышленный экзоскелет, разработка Цифровой лаборатории «Норникеля» в партнерстве с Юго-Западным государственным университетом (ЮЗГУ, г. Курск) и компанией «Экзомед» (Курск). Промышленный экзоскелет нижних конечностей ExoHeaver предназначен для подъема, переноса и удержания грузов, а также для выполнения работ, связанных с длительным нахождением в статичном состоянии, применяется для профилактики травматизма на производстве и способствует повышению производственной эффективности[20][21]. Оснащен интеллектуальной системой управления электроприводами и набором бортовых датчиков, анализирующих окружающую обстановку, параметры пользователя и груза.

Модульная конструкция экзоскелета включает в себя гравитационные компенсаторы и модуль подъема груза с электроприводом, что позволяет экзоскелету воспринимать на себя до 90 % веса груза при максимальной грузоподъемности до 60 кг. Экзоскелет рассчитан на операторов ростом от 160 до 195 см, а также включает в себя бортовой компьютер, позволяющий в реальном времени отслеживать уровень загазованности окружающего воздуха, температуру воздуха, освещенность, режим работы пользователя и другие параметры. Все данные выводятся на мобильное устройство и могут передаваться в корпоративную сеть[22].

ExoHeaver Lowebacker — пассивный экзоскелет мягкого типа, предназначенный для разгрузки спины при грузоподъемных, складских и транспортных работах[23]. В настоящий серийно производятся в Курске.

ExoHeaver 3Hander — пассивный экзоскелет, имеющий механизм параллельной кинематики, предназначенный для разгрузки руки при работе с тяжелым инструментом или грузом.

XOS 2 — это роботизированный костюм второго поколения, разработанный Raytheon для армии США. Компания впервые продемонстрировала возможности экзоскелета в своем исследовательском центре в Солт-Лейк-Сити в штате Юта в сентябре 2010 года. Роботизированный костюм увеличивает силу, ловкость и выносливость солдата внутри него. В XOS 2 используется гидравлическая система высокого давления, позволяющая владельцу поднимать тяжелые предметы в соотношении 17:1 (фактический вес к воспринимаемому весу). Это позволяет повторно поднимать нагрузку без усталости или травмы.

Агентство перспективных исследовательских проектов обороны США (DARPA) инициировало разработку экзоскелетов в 2001 году в рамках программы Exoskeletons for Human Performance Augmentation. Агентство финансировало 50 млн долларов различным участникам в рамках пятилетней программы. Однако только двое из них активно участвуют в разработке прототипов экзоскелета для американских военных.

Система XOS была первоначально разработана как Wearable Energetically Autonomous Robot (WEAR) от Sarcos Research из Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Разработка биомеханического робота началась в 2000 году. Компания, основанная в 1983 году, была приобретена Raytheon в ноябре 2007 года.

Роботизированный костюм второго поколения XOS 2 использует более легкий материал и примерно на 50 % эффективнее, чем XOS 1. Ожидается, что экзоскелет будет весить около 95 кг. Он использует комбинацию контроллеров, датчиков, высокопрочного алюминия и стали, которые позволяют структурам и приводам выполнять задачи.

Система XOS 2 оснащена гидравлическим двигателем внутреннего сгорания с электрическими системами. Прототип привязан к источнику питания гидравлики с помощью провода. Двигатель управляет гидравлическими приводами. Различные датчики, оборудованные всей системой, определяют положение и требуемую силу.

Проект дочерней компании Panasonic — компании ActiveLink. Применяемые экзоскелеты используются для увеличения силы солдат; также, роботизированные опоры для ног способны помочь парализованным людям ходить, могут использоваться работниками атомных электростанций и сотрудниками МЧС в случае стихийных бедствий.

Костюмы ActiveLink разработаны таким образом, что пользователи могут закрепить их и начать работать за 30 секунд или меньше. Приведенные в действие экзоскелеты для реабилитации или других медицинских применений часто используют датчики электрической активности мышцы, которые требуют времени для калибровки.

Твердый костюм позволяет дайверам погружаться под воду на глубину 1000 футов. Экзоскелет сделан из алюминиевого сплава A536. Вес — от 225 килограмм. Максимальное время погружения — 50 часов.

Продукт компании Solar System Express. RL Mark VI первоначально позволит погружаться с высоты до 62 миль (100 км) над земной поверхностью на самом краю космоса и приземляться вертикально с использованием гироскопических ботинок вместо парашюта. Этот костюм повысит безопасность и производительность на пилотируемых космических полетах, обеспечит средства для выхода из возможных катастрофических аварий и расширит возможности космического туризма и научных исследований.

Компании Eidos Montreal и Open Bionics в качестве пиар акции игры Deus Ex: Mankind Divided, совместно выпускают протезы, изготавливаемые на основе технологий 3D-печати. Отличительной чертой протезов данного проекта будет их низкая стоимость.

Пассивный экзоскелет компании LAEVO

Компания Laevo (Нидерланды) разработала пассивный вариант экзоскелета, в котором используются гидравлические цилиндры. Он предназначен для облегчения выполнения логистических операций и снижает субъективное восприятие нагрузки на 40—50 %. При наклоне туловища или приседании в гидроцилиндрах экзоскелета аккумулируется избыточное давление, которое высвобождается при возвращении тела в исходное положение, создавая в этот момент дополнительное усилие для разгрузки соответствующих мышц. Вес изделия версии V2.4 составляет 2,5 кг, версии V2.5 — 2,8 кг. Гидроцилиндры рассчитаны минимум на 250 тыс. срабатываний в течение 3 лет. Температура окружающей среды в процессе эксплуатации должна быть выше нуля. Экзоскелет получил медицинскую сертификацию «CE — Medical Device Class I».

В 2019 году волгоградские врачи Александр Воробьев и Федор Андрющенко представили первый экзоскелет хирурга, призванный облегчить выполнение многочасовых эндоскопических операций путем снижения нагрузки с позвоночника и рук хирурга.[24] В конце марта была проведена первая операция с использованием данного экзоскелета.[25]

Проект компании suitX также известной как US Bionics. Директором компании является Homayoon Kazerooni. PHOENIX — является одним из самых легких экзоскелетов весом 12,25 кг. Разработан для людей с нарушением опорно-двигательной системы, а именно для людей, которые не могут ходить самостоятельно. Скорость передвижения составляет 0,5м/с, оснащен аккумуляторной батареей с запасом беспрерывного хода до 4 часов и до 8 часов с перерывами. Имеет регулируемые размеры и может настраиваться под пользователей разного телосложения и роста. PHOENIX оснащен набедренными двигателями, которые приводят в действие коленные суставы экзоскелета, позволяя свободно передвигаться. Он спроектирован таким образом, что оператор не чувствует его веса и находится на нем. При столкновении с препятствием экзоскелет компенсирует удар не перенося его на владельца.

• Одно из первых и самых известных[26] изображений боевого экзоскелета в научной фантастике представлено в романе Роберта Хайнлайна «Звёздный десант» (1959). Герои романа применяют бронированные боевые скафандры с интегрированными экзоскелетами, позволяющими бегать, прыгать на большую высоту при помощи встроенных ракетных двигателей, оснащенные разнообразным вооружением и оборудованием. Образ, созданный Хайнлайном, заложил основу представлений о силовой броне в фантастике и повлиял на многие последующие произведения; он упоминается как источник вдохновения создателей Warhammer, Star Craft и многих других вселенных.
• Впервые концепция брони с экзоскелетом была изложена в романе «Том Свифт и его реактивный морпех» (Tom Swift and His Jet Marine) из многоавторской серии «Том Свифт», опубликованном в 1954 году.
• В комиксах серии «Железный человек» издательства Marvel и их экранизациях рассказывается, как главный герой, Тони Старк, создал серию экзоскелетов, способных летать и оснащённых разнообразным вооружением и приспособлениями.
• Экзоскелеты или близкие к ним конструкции («прыгающие скелеты» — стальные, обшитые кожей каркасы с электродвигателем, пружинами и амортизаторами для индивидуального передвижения) также фигурируют в романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» (1957), романе Станислава Лема «Фиаско» (1987), книгах серии «Гиперион» Дэна Симмонса, «Сага о Форкосиганах» Лоис Буджолд, «Древний» Сергея Тармашева, рассказе Сергея Житомирского «Ошибка» (под названием «электропневмомультипликатор»)[27] и других.

Экзоскелеты или близкие к ним конструкции используют персонажи киносерий «Матрица» (APU — Armored Personnel Units), фильмов «Аватар», «Притяжение», «Район №9» (нечто среднее между экзоскелетом и шагоходом)[26], «Элизиум — рай не на Земле», «Бросок кобры», «Дети шпионов 4D». Одна из самых известных сцен, связанных с экзоскелетами[26], показана в фильме «Чужие», где главная героиня Эллен Рипли в финальном бою против матки Чужих использует погрузчик-экзоскелет. В фильме «Грань будущего» все бойцы ведут боевые действия в экзоскелетах. В мультсериале «Эхо-взвод» боевые летающие экзоскелеты лежат в основе всей концепции[26].

• Во вселенной «Warhammer 40,000» экзоскелетами (точнее, силовыми доспехами) пользуются войска Империума, Тау и ряда других фракций.
• Экзоскелеты показаны в сериях компьютерных игр Deus Ex, Call of Duty: Advanced Warfare, StarCraft (у терранов и протоссов), Fallout («силовая броня», питаемая атомной энергией[26]), Crysis («умная» броня на основе нанотехнологий[26], позволяет на некоторое время становиться невидимым), «Halo» (главный герой, Мастер Чиф, носит броню марки MJOLLNIR[26]), S.T.A.L.K.E.R.,Bulletstorm, играх Section 8, «Chaser: Вспомнить всё», Bet on Soldier, Metal Gear Solid, «Чужой против Хищника», Killzone 3, Vanquish, X-COM, «Операция Silent Storm» («Панцеркляйны», искаж. нем. маленькие танки), F.E.A.R. 3, Chrome, Red Faction: Armageddon, Mass Effect 3, C&C: Red alert 3, Parkan, Lost Planet, PlanetSide, BioShock Infinite, Half-Life, Санитары подземелий (Имперский боевой костюм десантника), Wolfenstein, Warframe, Doom, Death Stranding (Силовой контур).