Экзоскелет тармагында жумуш башталгандан жарым кылым өткөндөн кийин, бул жабдуунун алгачкы үлгүлөрү толук кандуу ишке өтүүгө даяр. Жакында Локхид Мартин HULC (Human Universal Load Carrier) долбоору Пентагон менен талаада гана сыналган эмес, сериялык өндүрүшкө даяр деп мактанган. Экзоскелет HULC азыр башка компаниялардын бир нече окшош долбоорлору менен "аркасынан дем алып" жатат. Бирок дизайндардын мындай көп болушу дайыма эле болгон эмес.
Чынында, адам кийе турган жана анын физикалык сапаттарын бир топ жакшырта турган кандайдыр бир аппаратты түзүү идеясы өткөн кылымдын биринчи жарымында пайда болгон. Бирок, белгилүү бир убакытка чейин бул фантаст жазуучулардын дагы бир түшүнүгү болчу. Иш жүзүндө колдонулуучу системаны иштеп чыгуу 50 -жылдардын аягында гана башталган. General Electric америкалык аскерлердин колдоосу астында Hardiman аттуу долбоорду ишке киргизди. Техникалык тапшырма тайманбас болчу: GEден келген экзоскелет адамга бир жарым миң фунтка (680 килограммга чейин) чейинки жүктөр менен иштөөгө мүмкүндүк бериши керек болчу. Эгерде долбоор ийгиликтүү аяктаса, Hardiman экзоскелетинин келечеги чоң болмок. Ошентип, аскердик аба күчтөрүндө куралчан жумушун жеңилдетүү үчүн жаңы технологияны колдонууну көздөгөн. Мындан тышкары, атомдук окумуштуулар, куруучулар жана башка көптөгөн тармактардын өкүлдөрү "сапта" турушкан. Бирок программа башталгандан он жыл өтсө да, General Electricтин инженерлери ойлоп тапкандардын баарын металлга которо алышкан эмес. Бир нече прототиптер, анын ичинде жумушчу механикалык колу курулган. Hardymenдин чоң тырмагы гидравликалык түрдө иштейт жана 750 фунт жүктү (болжол менен 340 кг) көтөрө алат. Бир иштей турган "мээлейдин" негизинде экинчисин түзүүгө мүмкүн болду. Бирок дизайнерлер башка көйгөйгө туш болушкан. Экзоскелеттин механикалык "буттары" туура иштегиси келбеди. Бир колу жана эки колдоо буту бар Hardiman прототипинин салмагы 750 килограммдан ашпаган, ал эми максималдуу дизайн кубаттуулугу өз салмагынан азыраак болгон. Бул салмактан жана экзоскелеттин борборлоштурулушунун өзгөчөлүктөрүнөн улам, жүктү көтөрүүдө бүт структура көбүнчө дирилдей баштады, бул бир нече жолу оодарылып кетүүгө алып келди. Ачуу ирония менен, долбоордун авторлору бул көрүнүштү "Сент -Витустун механикалык бийи" деп аташты. General Electricтин дизайнерлери канчалык катуу күрөшпөсүн, тегиздөө жана дирилдөө менен күрөшө алышкан жок. 70 -жылдардын башында Hardiman долбоору жабылган.
Кийинки жылдары экзоскелет багытындагы иштер активдүү болбой калды. Маал -маалы менен алар менен ар кандай уюмдар алектене башташты, бирок дээрлик дайыма каалаган натыйжа чыкпады. Ошол эле учурда, экзоскелетти түзүүнүн максаты дайыма эле аны аскердик колдонуу болгон эмес. 70 -жылдары Массачусетс технологиялык институтунун кызматкерлери ийгиликке жетпей, таяныч -кыймыл системасынын жаракаты бар майыптарды реабилитациялоого арналган ушул класстагы жабдууларды иштеп чыгышкан. Тилекке каршы, ошол учурда инженерлер костюмдун ар кандай бөлүктөрүн синхрондоштуруу жолуна түшкөн. Белгилей кетүү керек, экзоскелеттердин түзүлүшүн бир аз жеңилдетпеген бир катар мүнөздүү белгилер бар. Ошентип, адамдык оператордун физикалык мүмкүнчүлүктөрүнүн олуттуу жакшырышы тиешелүү энергия булагын талап кылат. Акыркысы, өз кезегинде, бардык аппараттын өлчөмдөрүн жана өлүк салмагын жогорулатат. Экинчи түйшүк адам менен экзоскелеттин өз ара аракетинде жатат. Мындай жабдуунун иштөө принциби төмөндөгүдөй: адам колу же буту менен ар кандай кыймыл жасайт. Анын колу -буту менен байланышкан атайын сенсорлор бул сигналды алышат жана тиешелүү буйрукту кыймылдаткыч элементтерге - гидравликалык же электрдик механизмдерге өткөрүп беришет. Командаларды чыгаруу менен бир убакта, ошол эле сенсорлор манипуляторлордун кыймылы оператордун кыймылдарына туура келүүсүн камсыздайт. Кыймылдардын амплитудаларын синхрондоштуруудан тышкары, инженерлер убакыт маселесине туш болушат. Кеп кайсы механик болбосун белгилүү бир реакция убактысына ээ. Ошондуктан, экзоскелетти колдонууда жетиштүү ыңгайлуулук үчүн минималдаштыруу керек. Учурда баса белгиленип жаткан кичинекей, чакан экзоскелеттерде, адам менен машинанын кыймылын синхрондоштуруу өзгөчө артыкчылыкка ээ. Чакан экзоскелет колдоочу бетинин көбөйүшүнө жол бербегендиктен, ж. Мисалы, механикалык "бутунун" мезгилсиз кыймылы адамдын тең салмактуулугун жоготуп, жыгылышына алып келиши мүмкүн. Жана бул бардык көйгөйлөрдөн алыс. Албетте, адамдын буту колго жана манжаларга айтпаганда да, колго караганда азыраак эркиндикке ээ.
Аскердик экзоскелеттердин эң жаңы тарыхы 2000 -жылы башталган. Андан кийин америкалык DARPA агенттиги EHPA программасын баштоону демилгелеген (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons for human performance). EHPA программасы келечектеги жоокердин көрүнүшүн түзүү үчүн Land Warrior долбоорунун бир бөлүгү болгон. Бирок, 2007 -жылы Land Warrior жокко чыгарылган, бирок анын экзоскелет бөлүгү улантылган. EHPA долбоорунун максаты аталган нерсени түзүү болчу. адамдын колу жана буту үчүн күчөткүчтөрдү камтыган толук экзоскелет. Ошол эле учурда эч кандай курал же эскертүүлөр талап кылынган жок. DARPA жана Пентагондун жооптуу кызматкерлери экзоскелет тармагындагы учурдагы абал аларды кошумча функциялар менен жабдып коюуга мүмкүн эмес экенин жакшы билишкен. Ошондуктан, EHPA программасынын техникалык тапшырмасы 100 килограммга жакын жүктү экзоскелет менен жоокердин узак мөөнөттүү алып жүрүү жана анын кыймыл ылдамдыгын жогорулатуу мүмкүнчүлүгүн гана билдирет.
Сакрос жана Беркли университети (АКШ), ошондой эле япон Cyberdyne Systems жаңы технологияны өнүктүрүүгө катышуу каалоосун билдиришти. Программа башталгандан бери он эки жыл өттү, бул убакыттын ичинде катышуучулардын курамы айрым өзгөрүүлөргө дуушар болду. Сакрос азыр Raytheon концернинин бир бөлүгү болуп калды жана университеттин Berkeley Bionics деп аталган бөлүмү Lockheed Martin компаниясынын бөлүмү болуп калды. Тигил же бул жол менен, азыр EHPA программасынын алкагында түзүлгөн үч прототип экзоскелети бар: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL жана Raytheon XOS.
Экзоскелеттердин биринчиси - HULC - DARPA талаптарына толук жооп бербейт. Чындыгында 25 килограммдык конструкцияда арткы колдоо системасы жана механикалык "буттар" гана бар. Кол колдоо HULCте ишке ашырылбайт. Ошол эле учурда, HULC операторунун физикалык мүмкүнчүлүктөрү арткы колдоо системасы аркылуу колдорго жүктүн көбү экзоскелеттин күч элементтерине өткөрүлүп берилгендигине жана акыры жерге "кирип кетишине" байланыштуу жогорулайт. Колдонулган системанын жардамы менен жоокер 90 килограммга чейин жүк көтөрө алат жана ошол эле учурда бардык аскердик стандарттарга жооп берген жүктү башынан өткөрөт. HULC сегиз саатка чейин созулган литий-ион батареясы менен иштейт. Экономикалык режимде экзоскелетке кирген адам саатына 4-5 чакырым ылдамдыкта баса алат. HULC максималдуу мүмкүн болгон ылдамдыгы 17-18 км / саат, бирок системанын иштөө режими бир батарея зарядынан иштөө убактысын кыйла кыскартат. Келечекте, Локхид Мартин HULCти күйүүчү май клеткалары менен жабдууга убада берет, анын кубаттуулугу бир күндүк иштөөгө жетет. Мындан тышкары, кийинки версияларда дизайнерлер экзоскелет колдонуучунун мүмкүнчүлүктөрүн кыйла жогорулатуучу "роботтук" колдорго убада беришет.
Raytheon буга чейин XOS-1 жана XOS-2 индекстери менен бир аз окшош экзоскелетти сунуштаган. Алар салмагы жана өлчөмү боюнча жана натыйжада бир катар практикалык мүнөздөмөлөрү менен айырмаланат. HULCтен айырмаланып, XOS үй -бүлөсү кол жардам системасы менен жабдылган. Бул экзоскелеттин экөө тең өз салмагынан 80-90 килограммга чейин көтөрө алышат. Белгилей кетчү нерсе, XOSтун тең дизайны механикалык куралдарга ар кандай манипуляторлорду орнотууга мүмкүндүк берет. Белгилей кетүүчү нерсе, XOS-1 жана XOS-2 ушул убакка чейин олуттуу электр керектөөсүнө ээ. Ушундан улам, алар азырынча автономдуу эмес жана сырттан электр энергиясын талап кылат. Демек, максималдуу саякат ылдамдыгы жана батареянын иштөө мөөнөтү жөнүндө сөз жок. Бирок, Raytheonдун айтымында, кабелдик электр энергиясына болгон муктаждык XOSту электр энергиясынын тиешелүү булагы бар кампаларда же аскердик базаларда колдонууга тоскоол болбойт.
EHPA программасынын үчүнчү үлгүсү Cyberdyne HAL болуп саналат. Бүгүнкү күндө HAL-5 версиясы актуалдуу. Бул экзоскелет кандайдыр бир деңгээлде алгачкы экөөнүн аралашмасы. HULC сыяктуу эле, аны өз алдынча колдонсо болот - батарейкалар 2,5-3 саатка жетет. XOS үй -бүлөсү менен Cyberdyne Systemsтин өнүгүшү дизайндын "толуктугу" менен биригет: ал колдорго жана буттарга колдоо системаларын камтыйт. Бирок, HAL-5тин көтөрүмдүүлүгү бир нече он килограммдан ашпайт. Бул өнүгүүнүн ылдамдык сапаттары менен абал окшош. Чындыгында, япон дизайнерлери аскердик колдонууга эмес, майыптарды реабилитациялоого басым жасашкан. Албетте, мындай колдонуучуларга жогорку ылдамдыктын же жүк көтөрүмдүүлүктүн кереги жок. Буга ылайык, эгерде HAL-5ке аскердиктер азыркы абалына кызыкдар болсо, анын негизинде аскердик колдонуу үчүн курчутулган жаңы экзоскелетти жасоого мүмкүн болот.
EHPA сынагына берилген келечектүү экзоскелеттердин бардык варианттарынын ичинен HULC гана ушул кезге чейин аскердик күчтөр менен бирге тестирлөөгө жетишти. Башка долбоорлордун бир катар өзгөчөлүктөрү дагы деле талаа сыноолорун баштоого мүмкүндүк бербейт. Сентябрда бир нече HULC комплекттери реалдуу шарттарда экзоскелеттин өзгөчөлүктөрүн изилдөө үчүн бөлүктөргө жөнөтүлөт. Эгерде баары ойдогудай өтсө, ири өндүрүш 2014-15-жылдары башталат.
Бул аралыкта илимпоздор менен дизайнерлердин жакшыраак түшүнүктөрү жана долбоорлору болот. Экзоскелет тармагында эң күтүлгөн инновация - робот кол каптар. Колдонууга арналган инструменттерди жана ушул сыяктуу объекттерди колдонуу үчүн болгон манипуляторлор азырынча өтө ыңгайлуу эмес. Анын үстүнө мындай мээлейлердин жаралышы бир катар кыйынчылыктар менен байланыштуу. Жалпысынан алганда, алар башка экзоскелет жыйындарына окшош, бирок бул учурда синхрондоштуруу көйгөйлөрү көп сандагы механикалык элементтер, адам колунун кыймылынын өзгөчөлүктөрү ж.б. Экзоскелетти өнүктүрүүнүн кийинки кадамы нейроэлектроникалык интерфейсти түзүү болот. Эми механиктердин кыймылы сенсорлор жана сервоприводдор тарабынан көзөмөлдөнөт. Инженерлер жана илимпоздор үчүн ыңгайлуу - бул адамдын нерв импульстарын жок кылуучу электроддору бар башкаруу системасын колдонуу. Башка нерселердин арасында мындай система механизмдердин реакция убактысын кыскартат жана натыйжада бүт экзоскелеттин натыйжалуулугун жогорулатат.
Практикалык колдонууга келсек, акыркы жарым кылымда ага болгон көз караш дээрлик өзгөргөн жок. Аскерлер дагы эле келечектүү системалардын негизги колдонуучулары болуп эсептелет. Алар экзоскелетти жүктөө жана түшүрүү операцияларына, ок -дарыларды даярдоого, ошондой эле согуштук кырдаалда согушкерлердин мүмкүнчүлүктөрүн жогорулатууга колдоно алышат. Белгилей кетүүчү нерсе, экзоскелеттердин көтөрүмдүүлүгү аскер үчүн гана эмес пайдалуу болот. Адамга өзүнүн физикалык мүмкүнчүлүктөрүн кыйла жогорулатууга мүмкүндүк берген технологияны кеңири колдонуу бардык логистика жана жүк ташуунун жүзүн өзгөртө алат. Мисалы, жүк көтөргүчтөр жок болгон учурда жарым трейлерди жүктөө убактысы ондогон пайызга кыскарат, бул бүтүндөй транспорт системасынын эффективдүүлүгүн жогорулатат. Акыр-аягы, нерв башкарган экзоскелеттер майыптарга кайрадан толук кандуу жашоого жардам берет. Мындан тышкары, чоң үмүттөр нейроэлектроникалык интерфейске байланган: омуртка жаракат алганда ж. Жаракат алганда, мээден келген сигналдар дененин белгилүү бир жерине жетпеши мүмкүн. Эгер биз аларды нервдин бузулган жерине "кармап", экзоскелетти башкаруу системасына жөнөтсөк, анда ал адам мындан ары майыптар коляскасына же керебетке камалбайт. Ошентип, аскердик өнүгүүлөр дагы бир жолу армиянын гана эмес, жашоосун жакшырта алат. Азырынча, чоң пландарды түзүүдө, Lockheed Martin HULC экзоскелетинин күзүндө гана баштала турган сыноо операциясы жөнүндө эстен чыгарбоо керек. Анын жыйынтыгына таянып, потенциалдуу колдонуучулардын бүтүндөй тармактын келечегин жана ага болгон кызыгуусун баалоо мүмкүн болот.
