Экзкелетларның әкрен, ләкин дәвамлы йөреше

Экзкелетларның әкрен, ләкин дәвамлы йөреше
Экзкелетларның әкрен, ләкин дәвамлы йөреше
Anonim

Экзкелетон өлкәсендә эш башланганнан соң ярты гасыр узгач, бу җиһазның беренче үрнәкләре тулы хокуклы эшкә барырга әзер. Локхед Мартин күптән түгел аның HULC (Human Universal Load Carrier) проекты Пентагон белән сынау гына түгел, ә серияле җитештерүгә әзер булуы белән мактанды. Экзкелетон HULC хәзер башка компанияләрнең берничә охшаш проекты белән "арттан сулый". Ләкин мондый дизайн күп түгел иде.

Экзкелетларның әкрен, ләкин дәвамлы йөреше

Чынлыкта, кеше киеп була торган һәм аның физик сыйфатларын сизелерлек яхшырта алырлык җайланма булдыру идеясы узган гасырның беренче яртысында барлыкка килде. Ләкин, билгеле бер вакытка кадәр, бу фантастик язучыларның тагын бер төшенчәсе иде. Практик кулланыла торган система үсеше илленче еллар ахырында гына башланган. General Electric, АКШ армиясе ярдәме белән, Хардиман дигән проект башлап җибәрде. Техник бирем кыю иде: GE-ның экзоскелеты кешегә бер ярым мең фунт авырлыктагы йөкләр белән эшләргә рөхсәт бирергә тиеш иде (якынча 680 килограмм). Проект уңышлы тәмамланса, Хардиман экзоскелетонының зур перспективалары булыр иде. Шулай итеп, армия яңа технологияләр кулланып, һава көчләрендә мылтыкчыларның эшен җиңеләйтте. Моннан тыш, атом галимнәре, төзүчеләр һәм башка бик күп тармакларның вәкилләре "чиратта" тордылар. Ләкин программа башланганнан соң ун ел узгач та, General Electric инженерлары барлык әйберләрне металлга тәрҗемә итә алмады. Берничә прототип төзелгән, шул исәптән эшче механик кул. Хардыменның зур тырнаклары гидротехник яктан эшләнгән һәм 750 фунт йөк күтәрә алган (якынча 340 кг). Бер эшләп була торган "перчатка" нигезендә икенчесен булдырырга мөмкин иде. Ләкин дизайнерлар тагын бер проблема белән очраштылар. Экзоскелетның механик "аяклары" дөрес эшләргә теләмәгән. Бер кулы һәм ике терәк аягы булган Хардиман прототибы авырлыгы 750 килограммга кадәр иде, максималь дизайн сыйдырышлыгы үз авырлыгыннан ким иде. Бу авырлык һәм экзоскелетны үзәкләштерү үзенчәлекләре аркасында, йөкне күтәргәндә, бөтен структура еш тибрәнә башлады, бу берничә тапкыр аударуга китерде. Ачы ирония белән проект авторлары бу күренешне "Изге Витусның механик биюе" дип атадылар. General Electric дизайнерлары күпме генә көрәшсәләр дә, алар тигезләү һәм тибрәнүләр белән көрәшә алмады. 70-нче еллар башында Хардиман проекты ябылды.

Рәсем

Киләсе елларда экзоскелетон юнәлешендәге эш актив булмаган. Вакыт-вакыт төрле оешмалар алар белән эш итә башладылар, ләкин һәрвакыт диярлек теләгән нәтиҗә килеп чыкмады. Шул ук вакытта, экзоскелет булдыруның максаты һәрвакыт аның хәрби кулланылышы түгел иде. 70-нче елларда Массачусетс технология институты хезмәткәрләре, зур уңышсыз, мускул-скелет системасы җәрәхәтләре булган инвалидларны реабилитацияләү өчен эшләнгән бу класс җиһазларын эшләделәр. Кызганычка каршы, ул вакытта инженерлар костюмның төрле өлешләрен синхронлаштыру юлына керделәр. Әйтергә кирәк, экзоскелетларның берничә характеристикасы бар, алар ясауны бераз җиңеләйтмиләр. Шулай итеп, кеше операторының физик мөмкинлекләрен сизелерлек яхшырту тиешле энергия чыганагын таләп итә.Соңгысы, үз чиратында, бөтен аппаратның үлчәмнәрен һәм үлгән авырлыгын арттыра. Икенче тарту кеше белән экзоскелетның үзара бәйләнешендә. Мондый җиһазларның эш принцибы түбәндәгечә: кеше кулы яки аягы белән теләсә нинди хәрәкәт ясый. Аның аяклары белән бәйләнгән махсус сенсорлар бу сигналны ала һәм тиешле боерыкны эш итүче элементларга - гидротехник яки электр механизмнарына җибәрә. Командалар чыгару белән бер үк вакытта, шул ук сенсорлар манипуляторларның хәрәкәтенең оператор хәрәкәтләренә туры килүен тәэмин итә. Хәрәкәтләрнең амплитудасын синхронлаштырудан тыш, инженерлар вакыт проблемасы белән очрашалар. Эш шунда: теләсә нинди механизаторның билгеле реакция вакыты бар. Шуңа күрә, экзоскелетны куллануда җитәрлек уңайлыклар өчен минимальләштерелергә тиеш. Хәзерге вакытта ассызыкланган кечкенә, компакт экзкелетоннарда кеше һәм машина хәрәкәтләрен синхронизацияләү аеруча өстенлекле. Компакт экзоскелет таяныч өслеген арттырырга мөмкинлек бирмәгәнгә, кеше белән хәрәкәт итәргә вакыты булмаган механиклар куллануга тискәре йогынты ясарга мөмкин. Мәсәлән, механик "аяк" ның вакытсыз хәрәкәте кеше тигезлекне югалта һәм егыла. Бу барлык проблемалардан ерак. Билгеле, кеше аягы кулга караганда азрак азатлык дәрәҗәсенә ия, кул һәм бармак турында әйтмичә.

Рәсем

Хәрби экзкелетларның иң яңа тарихы 2000-нче елда башланган. Аннары Америка DARPA агентлыгы EHPA программасын башлап җибәрде (Кеше эшчәнлеген арттыру өчен экзоскелетоннар - кеше эшчәнлеген арттыру өчен экскослетоннар). EHPA программасы киләчәк солдат кыяфәтен булдыру өчен зуррак Land Warrior проектының бер өлеше иде. Ләкин, 2007-нче елда, Сугышчы юкка чыгарылды, ләкин аның экзоскелет өлеше дәвам ителде. EHPA проектының максаты дип аталганны булдыру иде. кеше куллары һәм аяклары өчен көчәйткечләрне үз эченә алган тулы экзоскелет. Шул ук вакытта бернинди корал да, резервация дә таләп ителмәгән. DARPA һәм Пентагон өчен җаваплы түрәләр яхшы беләләр иде, экзоскелетлар өлкәсендәге хәзерге хәл аларны өстәмә функцияләр белән тәэмин итәргә рөхсәт итми. Шуңа күрә, EHPA программасына сылтама шартлары солдатның якынча 100 килограмм авырлыктагы экзоскелетта йөртү һәм хәрәкәт тизлеген арттыру мөмкинлеген генә күздә тота.

Сакрос һәм Беркли университеты (АКШ), шулай ук ​​Япон Кибердин системалары яңа технологияләр үсешендә катнашырга теләкләрен белдерделәр. Программа башланганнан унике ел үтте, һәм бу вакыт эчендә катнашучылар составы кайбер үзгәрешләр кичерде. Сакрос хәзер Райтон концернының бер өлешенә әверелде, һәм Беркли Бионикс дип аталган университет бүлеге Локхед Мартин бүлегенә әйләнде. Теге яки бу яктан, хәзер EHPA программасы кысаларында ясалган өч прототип экзотека бар: Локхед Мартин HULC, Кибердин ХАЛ һәм Райтон XOS.

Рәсем

Санап үтелгән экзкелетларның беренчесе - HULC - DARPA таләпләренә тулысынча туры килми. Факт - 25 килограммлы төзелештә арткы ярдәм системасы һәм механик "аяклар" бар. Кул ярдәме HULCда тормышка ашырылмый. Шул ук вакытта, HULC операторының физик мөмкинлекләре арт ярдәм системасы ярдәмендә, кулдагы йөкнең күп өлеше экзоскелетның көч элементларына күчерелә һәм ахыр чиктә җиргә "керә". Кулланылган система ярдәмендә солдат 90 килограммга кадәр йөк күтәрә ала һәм шул ук вакытта барлык армия стандартларына туры килгән йөкне кичерә ала. HULC сигез сәгатькә кадәр дәвам итә торган литий-ион батареясы белән эш итә. Экономик режимда экзоскелеттагы кеше сәгатенә 4-5 километр тизлек белән йөри ала. HULC мөмкин булган максималь тизлек сәгатенә 17-18 км, ләкин системаның бу эш режимы эш вакытын бер батарея зарядыннан сизелерлек киметә.Киләчәктә Локхед Мартин HULC-ны ягулык күзәнәкләре белән җиһазларга вәгъдә бирә, аларның сыйдырышлыгы бер көн эш өчен җитәрлек. Моннан тыш, алдагы версияләрдә дизайнерлар "робот" кулларга вәгъдә бирәләр, бу экзоскелет кулланучының мөмкинлекләрен сизелерлек арттырачак.

Рәсем

Райтон әлегә кадәр XOS-1 һәм XOS-2 күрсәткечләре белән охшаш ике экзотелет тәкъдим итте. Алар авырлык һәм зурлык параметрлары белән аерылып торалар, нәтиҗәдә, берничә практик характеристика. HULCдан аермалы буларак, XOS гаиләсе кулдан ярдәм системасы белән җиһазландырылган. Бу экзоскелетларның икесе дә үз авырлыгының якынча 80-90 килограммын күтәрә ала. Шунысы игътибарга лаек, XOS икесенең дә дизайны механик кулларга төрле манипуляторлар куярга мөмкинлек бирә. Әйтергә кирәк, XOS-1 һәм XOS-2 әлегә кадәр зур энергия куллануга ия. Шуңа күрә алар әле автоном түгел һәм тышкы электр белән тәэмин итүне таләп итәләр. Шуңа күрә максималь сәяхәт тизлеге һәм батарея гомере читтә кала. Ләкин, Райтон сүзләре буенча, кабель энергиясенә ихтыяҗ XOSны складларда яки тиешле электр чыганагы булган хәрби базаларда куллануга комачауламас.

Рәсем

EHPA программасының өченче үрнәге - Кибердин HAL. Бүген HAL-5 версиясе актуаль. Бу экзоскелет ниндидер дәрәҗәдә беренче икесенең катнашмасы. HULC кебек, аны мөстәкыйль кулланырга мөмкин - батарейкалар 2,5-3 сәгать дәвам итә. XOS гаиләсе белән Cyberdyne Systems үсеше дизайнның "тулылыгы" белән берләшә: ул кулларга да, аякларга да ярдәм системаларын кертә. Ләкин, HAL-5 йөртү көче берничә дистә килограммнан артмый. Бу үсешнең тизлек сыйфатлары белән охшаш. Факт - япон дизайнерлары хәрби куллануга түгел, ә инвалидларны реабилитацияләүгә юнәлтелгән. Билгеле, андый кулланучыларга югары тизлек яки йөкләү көче кирәк түгел. Шуңа күрә, хәрбиләр HAL-5 белән хәзерге торышын кызыксындыралар икән, аның нигезендә хәрби куллану өчен кискенләштерелгән яңа экзоскелет ясарга мөмкин булачак.

EHPA конкурсына тәкъдим ителгән перспективалы экзотелетоннар өчен бары тик HULC әле армия белән берлектә сынауга иреште. Башка проектларның берничә үзенчәлеге әле дә кыр сынауларын башларга рөхсәт итми. Сентябрь аенда берничә HULC комплекты экзоскелетның реаль шартларда үзенчәлекләрен өйрәнү өчен өлешләргә җибәреләчәк. Барысы да шома барса, зур күләмле җитештерү 2014-15 елларда башланачак.

Шул ук вакытта галимнәр һәм дизайнерлар яхшырак төшенчәләргә һәм дизайннарга ия булачаклар. Экзкелетон өлкәсендә иң көтелгән яңалык - роботик перчаткалар. Хәзерге манипуляторлар кул белән куллану өчен коралларны һәм охшаш әйберләрне куллану өчен әле бик уңайлы түгел. Моннан тыш, мондый перчаткалар ясау берничә кыенлык белән бәйле. Гомумән алганда, алар башка экскослетон җыелышларына охшаш, ләкин бу очракта синхронизация проблемалары күп санлы механик элементлар, кеше кулының хәрәкәт үзенчәлекләре һ.б. белән көчәя. Экзкелетларны үстерүдә чираттагы адым нейроэлектрон интерфейс булдыру булачак. Хәзер механикларның хәрәкәте сенсорлар һәм серво саклагычлар белән идарә ителә. Инженерлар һәм галимнәр өчен уңайлырак - кеше нерв импульсларын бетерүче электродлар белән идарә итү системасын куллану. Башка әйберләр арасында мондый система механизмнарның реакция вакытын киметәчәк һәм, нәтиҗәдә, бөтен экзоскелетның эффективлыгын арттырачак.

Практик куллануга килгәндә, соңгы ярты гасыр эчендә аңа карашлар үзгәрмәде. Хәрбиләр перспектив системаларның төп кулланучылары булып санала.Алар экскелетларны йөкләү һәм чыгару операцияләре, сугыш кирәк-яраклары әзерләү, һәм, сугыш шартларында, сугышчыларның мөмкинлекләрен арттыру өчен куллана ала. Әйтергә кирәк, экзоскелетларның йөртү сәләте армия өчен генә түгел. Кешегә физик мөмкинлекләрен сизелерлек арттырырга мөмкинлек бирүче технологиянең киң кулланылуы барлык логистиканың һәм йөк ташуның йөзен үзгәртә ала. Мәсәлән, форклифтлар булмаганда, йөк ярымүткәргечне йөкләү вакыты дистәләрчә процентка кимиячәк, бу бөтен транспорт системасының эффективлыгын арттырачак. Ниһаять, нерв белән идарә ителгән экзкелетоннар инвалидларга тулы тормыш алып барырга булышачак. Моннан тыш, нейроэлектрон интерфейста зур өметләр тупланган: умыртка сөяге җәрәхәтләре һ.б. Injuriesәрәхәтләрдә баш миеннән сигналлар тәннең билгеле бер өлкәсенә барып җитә алмый. Әгәр дә без аларны нервның зарарланган өлкәсенә "тотып", экзоскелет белән идарә итү системасына җибәрсәк, кеше инвалид коляскасы яки карават белән чикләнмәячәк. Шулай итеп, хәрби үсеш тагын бер тапкыр армия тормышын яхшырта ала. Хәзерге вакытта, зур планнар төзеп, сез Локхед Мартин HULC экскослетонының сынау эше турында онытмаска тиеш, ул көздән генә башланачак. Аның нәтиҗәләренә нигезләнеп, бөтен тармакның перспективаларын һәм потенциаль кулланучылардан аның белән кызыксынуны бәяләргә мөмкин булачак.

Популяр тема буенча