Naujos šiuolaikinės technologijos užpildo mūsų gyvenimąnuostabių išradimų ir dalykėlių. Kasdien naudojame buitinius prietaisus, kurie anksčiau buvo laikomi tik moksline fantastika. Internetas, išmanieji telefonai, jutikliais ir autopilotu prikimšti automobiliai – mums pažįstami dalykai ir reiškiniai, kurie praskaidrina mūsų gyvenimą. Pasirodo, karinė pramonė skatina žmonijos evoliucijos technologinę pažangą. Pavyzdžiui, mikrobangų krosnelė pirmiausia buvo prieinama kariškiams, o vėliau apie tai sužinojo civiliai planetos gyventojai. Palydovai, kompiuteriai ir daug daugiau pateko į mūsų gyvenimą. Netrukus mums bus prieinamas karinis egzoskeletas.
Kas tai yra?
Perskaitę paskutinę pastraipą daugelis nustebo ar net išgąsdino žodžio „egzoskeletas“. Neišsigąskite, išsiaiškinkime ir nuspręsime, koks tai „žvėris“ ir kam jis reikalingas.
Egzoskeletas yra naujausias unikalus vystymasmokslininkai tokioje mokslo srityje kaip biomechanika. Technologija sukurta kaip išorinė karkaso sistema, skirta žmogaus ar Android roboto raumenų jėgai sustiprinti. Šis terminas buvo paimtas iš biologijos. Tai reiškia bestuburių organizmų paviršinį skeletą. Tokia technologija ateityje panaikins fizinius žmogaus gyvenimo, taip pat ir mechanizmų naudojimo apribojimus. Karinė technika ir jų poreikiai dar kartą pranoko visus lūkesčius. Jie sako, kad specialios paskirties įranga Rusijos Federacijos gynybos ministerijoje atsiras po 5–6 metų.
Jūs jau supratote ir atspėjote, kad plėtraegzoskeletai yra Gynybos ministerijos interesų sritis. Juk tokia plėtra padidins kario galimybes ir fizines galimybes. Ateityje šias technologijas norima naudoti erdvėlaiviuose, taip pat mašinose, skirtose tyrimams nardyti į ekstremalų gylį.
Kaip visa tai prasidėjo?
Karinis egzoskeletas tapo įprastasfantazijų pasaulis. Mes matėme tokius įrenginius vaizdo žaidimuose, filmuose ir animaciniuose filmuose, tačiau šie „kostiumai“ pasirodė ne taip seniai. Pats pirmasis buvo pristatytas pasauliui Amerikos karinės technologijos XX amžiaus 60-aisiais. Tačiau jis buvo toks sunkus ir ribotas mobilumas, kad reikėjo atmesti galimybę jį naudoti praktiškai. „General Electric“ ir „United Stades Military“ kompanijos uždarė projektą, kuris nepasiekė teigiamų rezultatų. Neseniai pasirodė pavyzdžių, kurie sėkmingai taikomi. Rusijoje pagamintas egzoskeletas pasirodė esąs teigiamas. Kostiumus kuria ir kitos šalys: JAV, Izraelis, Japonija. Kaip manote, kokios jėgos konkuruoja tarpusavyje šioje raidoje? Garbė turėti „karinio egzoskeleto“ vardą iki šiol buvo suteikta JAV ir Rusijos Federacijos vystymuisi!
„Exosuit“ šiandien
Egzoskeletas randamas įvairiuose žaidimuose:„Stalker“, „Warface“, „Starcraft“, „Crisis“ ir kt. Tačiau iš tikrųjų šie kostiumai tik kuriami. Mūsų šalyje šią naujovę kuria Maskvos valstybinio universiteto Mechanikos tyrimų institutas su „ExoAtlet“ logotipu. Amerikoje lygiagrečiai kuriamos dvi transporto priemonės: lengvasis pėstininkas „Hulk“ iš „Locked Martin“ ir gamintojo „Raytheon“ universalus sunkusis „XOS-2“.
Daug informacijos apie įvykius uždaryta. Tačiau žmogaus biomechanika mūsų šalyje nori išleisti įrenginį atvirai rinkai. Greitai pasirodys medicininis skeletas.
Medicininis egzoskeletas
Planuojamos Rusijoje pagamintos sistemosnaudoti medicinoje. Tai įgalins žmones, prikaustytus prie invalido vežimėlio. Žmogaus biomechanika tokius prietaisus bando įtraukti į reabilitacijos procesą. Jie vienu metu atliks kelias funkcijas:
- vežimėlio pakaitalas;
- treniruoklis žmonėms, sergantiems raumenų ir kaulų sistemos ligomis;
- socialinės ir emocinės reabilitacijos priemonės.
Tokios technikos savininkas galės judėti savarankiškai ir net atsikratyti problemos ieškoti „iš apačios į viršų“.
Gelbėjimo kostiumo versija
Karinis egzoskeletas buvo skirtas kelioms problemoms išspręsti:
- vežti didelius atstumus žmogui labai sunkius krovinius;
- teritorijos išminavimas;
- dalyvavimas antiteroristinėse operacijose;
- žmogaus sukeltų nelaimių ir stichinių nelaimių padarinių likvidavimas;
- griuvimų ir užsikimšimų analizė;
- gesinant gaisrus, kai oro tiekimas gelbėtojo kvėpavimo aparate yra ribotas ir kt.
Kas yra modernus superherojaus kostiumas?
Rusijoje pagamintas egzoskeletas yra pagamintasrėmo, esančio už savininko nugaros, forma. Taip pat vienoje kūno pusėje yra dvi atramos rankai ir kojai. Prietaisas neturi galūnių, kurios veiktų kaip ranka. Vidaus plėtra skiriasi nuo užsienio. Mūsų aparatas yra pasyvus. Jame nėra servo, tai yra, judėjimas atliekamas dėl įrenginio savininko raumenų jėgos.
Tačiau pasaulio bendruomenė mano, kad mūsųplėtra yra daug perspektyvesnė nei amerikietiška masinio taikymo požiūriu. „ExoAtlet“ leidžia naikintuvui nešti apie šimto kilogramų sveriantį krovinį. Reikalas tas, kad svoris ant rėmo būtų tinkamai paskirstytas. Toks sprendimas dešimtis kartų sumažina egzoskeletų gamybos sąnaudas, o tai leidžia aprūpinti didesnį skaičių naikintuvų.
Užsienio analogas
Dideliselektronikos ir baterijų skaičius. Be didelių išlaidų, vakarietiškame dizaine yra dar viena problema - autonomija. Inžinieriai pasiekė, kad sistema veiktų 72 valandas. Tačiau netrukus iškyla klausimas dėl maitinimo bloko (baterijos) įkrovimo ar keitimo, nes lauke tai labai problemiška, o kartais ir neįmanoma!
Kritikai įžvelgė dar vieną amerikiečio problemą"Hulka". Ką turėtų daryti naikintuvas, jei konstrukcija išsikrauna ir nėra galimybės atkurti energijos išteklių? Dizaineriai tvirtina, kad tokia situacija – visai ne problema. Šiuos karinius robotus galima lengvai sulankstyti į kuprinę. Tačiau toks robotas sveria apie 25 kg. O ką turėtų daryti gynėjas: atsisakyti brangaus tobulinimo ar vežtis dar 25 kg viršsvorio, neskaičiuojant tų 100 kg bagažo?
HULC priežiūra
Lauke – patikimumas ir pajėgumasšios įrangos remontas taip pat kelia daug klausimų. Karinei įrangai šie parametrai yra labai svarbūs. Pavyzdžiui, šaulių ginklai bus veiksmingi, jei atlaikys nepalankius veiksnius, o karys gali juos pataisyti improvizuotomis priemonėmis eksploatacijos metu. Nežinoma, kaip neapsaugota Amerikos kolegos elektronika elgsis esant šalčiui ar dulkėms. Norint išjungti naikintuvą su tokiu „daiktu“, užtenka šaunamąjį ginklą iššauti į konstrukcinį elementą, galią ar hidrauliką. Dėl to superkostiumas virs sunkiu balastu. Lauke tokio dalyko suremontuoti neįmanoma dėl išaugusio technologinio sudėtingumo.
Rusijos egzoskeletas
Vidaus versijoje su šaltiniu problemų nėramityba. Mūsų „ExoAtlet“ riboja tik fizinės kovotojo galimybės. Įrenginys nepanaikina kario fizinio krūvio, tačiau leidžia neštis iki 100 kg technikos ir ginklų. Mūsų tobulėjimas nekelia apkrovos, padeda žmogui atlikti šią funkciją. Karinė plėtra yra unikali. Inžinieriai užtikrino, kad „ExoAtlet“ sveria tik 12 kg. Tai vienas iš jo privalumų. Iš tiesų, kovos sąlygomis kiekvienas gramas svarbus. Turime suprasti, kad antsvoris lėtina kovotojo pasirodymą. Tai neigiamai veikia kario efektyvumą. Ir tokio dizaino paprastumas yra akivaizdus pliusas.
„ExoAtlet“ kariniam naudojimui yra dėltai, kad nėra hidraulikos ir elektronikos. Prietaisas yra paprastos ir lengvos metalinės konstrukcijos. Galų gale, kuo paprastesnė įranga, tuo mažiau neigiamų veiksnių ją veikia, nesvarbu, ar tai būtų gedimas, ar atšiaurios klimato sąlygos. Remontas taip pat bus daug lengvesnis. Mūsų kūrėjai sukūrė tokį skeletą, kuriame praktiškai nėra ko pažeisti. O mechaniką mūšyje atkurti daug lengviau nei elektroniką. Atsižvelgiant į šiuos veiksnius, vidaus plėtra yra daug patikimesnė nei Vakarų kolegų.
Paprasčiau tariant, netrukus mūsų šalies gynybojeatsiras paprasti ir ekonomiški kariniai robotai. Tuo tarpu Vakarų projektavimo inžinieriai ir toliau plaka savo smegenis. Jie turi nueiti ilgą kelią, kad patobulintų ir patobulintų savo palikuonis. Neseniai HULC dalyvavo armijos bandymuose, bet, deja, rezultatai nuvylė. Todėl JAV karinis jaunimas greitai nepamatys egzokostiumo ant savo pečių.
„ExoAtlet“ sukūrimo istorija
- 2011 m. MSU mokslininkai laimėjo Ekstremalių situacijų ministerijos konkursąskeleto vystymasis. Vėlesniais metais komanda kuria pasyvius ir aktyvius įrenginius. Pasyvus nebijojo ugnies, svėrė 12 kg ir vežė krovinius iki 100 kg. Aktyvus leido kovotojui pakelti svorį jau iki 200 kg.
- 2013 m. – išsiskyrė mokslininkų komanda, kuri sukūrė ExoAtlet medicinos reikmėms. Jų šūkis buvo, kad egzoskeletais vaikščios tikri žmonės.
- 2014 m. - Maskvos valstybinio universiteto mokslinių tyrimų institutas gavo pagrindinį prizą išstartuolių kaimas. Komanda tapo Skolkovo gyventoja, taip pat pateko į geriausiųjų S kartos konkurso finalininkų penketuką ir pasirodė Sočio robotikos olimpiadoje. Tada vyko plėtros Singapūre pristatymas ir derybos su šalies vyriausiuoju reabilitacijos specialistu.
- 2015 – pirmieji pardavimai.Archangelsko sritis tyrimams ir bandymams nupirko 6 kostiumus. Tais pačiais metais įvyko pirmoji kelionė į Artimuosius Rytus. X Venture mugėje Kazanėje komanda užėmė pirmąją vietą aukštųjų technologijų kategorijoje.
- 2016 – ExoAtlet kirto Atlanto vandenyną iružkariauja Amerikos, taip pat Azijos rinkas. Šie metai asocijuojasi su skeleto kūrėjais su šūviu iš signalinio pistoleto. Rusijoje prasideda aparatų pardavimas, taip pat prasideda rimti klinikiniai tyrimai.
ExoAtlet namuose
Mūsų „Sportininkas“ sukurtas taip, kad yra visiškaiatkartoja savininko eiseną. Bet tai nereiškia, kad procesas bus atliktas nedalyvaujant savininkui. Šį judėjimą galima palyginti su važiavimu dviračiu. Žmogus turės priprasti prie valdymo priemonių. Su tokia įranga reikia iš naujo išmokti išlaikyti pusiausvyrą ir žengti pirmuosius žingsnius vieną po kito. Šis procesas trunka nuo kelių valandų iki kelių dienų. Mokymosi valdyti egzoskeletą procedūra vyksta klinikoje, kur prietaisas pritaikomas prie asmeninių savininko parametrų:
- dubens plotis;
- nugaros aukštis;
- kojų ilgis ir proporcijos.
Natūralu, kad viskas vyksta prižiūrint gydytojui,kuri prieš kiekvieną treniruotę atlieka pilną kūno patikrinimą. Be to, pacientas turi teisę vesti mokymą ir reabilitaciją namuose, tačiau vėlgi prižiūrimas. Robotas fiksuoja telemetrijos duomenis ir perduoda juos stebėjimo centrui.
Jei nugaros smegenys sužalotos dėlpastaruoju metu, tai yra, yra galimybė išvengti negalios. Tačiau ši „auksinė valanda“ trunka neilgai. Kuo greičiau pacientas atsistos ant kojų ir ExoAtlet pagalba žengs pirmą žingsnį, tuo daugiau galimybių atstatyti motorines funkcijas ir grįžti į normalų gyvenimą. Tačiau svarbu atminti, kad reabilitacijos procesas kiekvienam yra skirtingas ir priklauso nuo nukentėjusio žmogaus gyvybinių resursų.
Esant visiškam motorinių funkcijų praradimui„ExoAtlet“ taps daliniu invalido vežimėlio pakaitalu. Reikėtų suprasti, kad su kostiumu jūs negalėsite praleisti dienų be galo, nes tai yra reabilitacijos priemonė. Kasdieninės treniruotės su kostiumu pakeis iš karto tris kineziterapeutus, taip pat iš esmės pakeis paralyžiuotų pacientų gyvenimo kokybę. Egzoskeletas padės žmonėms pradėti vaikščioti. Vaikščiojimas lems tai, kad ženkliai pagerės plaučių ventiliacija, normalizuosis kraujospūdis, padidės sąnarių paslankumas, praeis šlapimo takų infekcijos, atsistatys vidaus organų ir raumenų mityba, pagerės žarnyno veikla. Visa tai yra fiziologinis poveikis.
Emociniai ir psichologiniai gyvenimo aspektaineįgalieji yra vienodai svarbūs. Naudodami ExoAtlet paralyžiuoti žmonės pastebėjo, kad pagerėjo jų nuotaika ir požiūris į juos supantį pasaulį. Jų gyvenimas ėmė kupinas spalvų, teigiamų įspūdžių ir emocijų. Jie turi naujų galių. Dabar jie gali vienodai bendrauti su aplinkiniais žmonėmis. „ExoAtlet“ pilotų akyse pasirodo ugnis ir susidomėjimas gyvenimu. Sako, už jų – ne elektronika ir baterija, o pora technologinių sparnų.
Japonijos Hal
Tekančios saulės šalyje žmogaus biomechanikanestovi vietoje. Japonijos eksperimentinės laboratorijos mokslininkai sukūrė hibridinę pagalbinę galūnę. Šiandien saloje juo naudojasi žmonės su negalia. Šio kostiumo kūrimas ir tobulinimas Tsukubino universitete vyko 20 metų! Šiandien japonai aktyviai diegia HAL technologiją medicinoje. Cyberdyne (teisių į egzoskeletą savininkas) išsinuomojo daugiau nei tris šimtus egzempliorių. Dar 2013 metais išradimas gavo naudojimo saugos sertifikatą. Šis faktas atvėrė įrenginiui kelią į pasaulinę rinką, taip pat patvirtino jo patikimumą.
HAL-5 modifikacijos savininkas gali pakelti irperkelti daiktus ir daiktus, kurie viršija penkis kartus didžiausią apkrovą natūraliomis sąlygomis pagal svorį. Toks technologijų ir robotų pasaulio posūkis labai supaprastina įvairių pasekmių gelbėtojų ir likvidatorių darbą. Tačiau ši modifikacija dar neįgyvendinta.
Išvada
Jau anksčiau matėme fantastiškus pokyčius filmuose.Žaidimuose jie sutiko egzoskeletą („Stalkerį“), tačiau net negalėjo pagalvoti, kad tokios technologijos greitai taps prieinamos paprastam žmogui. 2017 metais vykdomi aktyvūs testai kostiumo valdymo minties galia srityje. Mūsų mokslininkai dabar privalo išmokyti operacinę sistemą akimirksniu perskaityti operatoriaus mintis. Baterijų autonomijos problemos po truputį sprendžiamos, nes Rusijos Federacijos gynybos ministerija tokius įrenginius planuoja pradėti pirkti 2020 metų pradžioje. Belieka laukti ir laikyti kumščius už šviesias galvas Maskvos valstybinio universiteto Mechanikos tyrimų institute.
Šiandien Rusijoje nėra panašių produktų rinkos.Mes dar turime jį sukurti. Lieka atviras ir klausimas, ar inžinieriai ir dizaineriai ištobulins savo protą. Vietinė „ExoAtlet“ komanda turės išspręsti daugybę sudėtingų problemų: impulsų skaitymo ir įrangos reakcijos sinchronizavimą, akumuliatoriaus tūrio didinimą, jo svorio mažinimą ir daug daugiau. Ši kryptis pasaulyje įgauna pagreitį ir tampa vis populiaresnė. Konkurentai taip pat auga ir atlieka daugybę testų. Ekspertai Europos egzoskeleto rinką jau įvertino pusantro milijardo eurų. Linkime Rusijos kūrėjams sėkmės, kūrybinės sėkmės ir naujų proveržių bei atradimų sunkiame kūrybiniame kelyje!
