Слушайте радио Русский Город!
Сеть
RussianTown
Перейти
в контакты
Карта
сайта
Русская реклама в Милуоки
Портал русскоговорящего Милуоки
Русская реклама в Милуоки
Портал русскоговорящего Милуоки
Главная О нас Публикации Знакомства Юмор Партнеры Контакты
Меню
Медиа

Скелет снаружи: экзоскелеты для человеческих суперспособностей

Автор: Светлана Зернес

Прочный наружный скелет насекомых служит им защитной бронёй. Человечество тоже задумалось о том, что неплохо бы в некоторых обстоятельствах иметь такую же защиту. А кроме того, нам хочется заполучить сверхвозможности – дополнительную силу, выносливость, скорость, прыгучесть... Всё это достижимо с помощью экзоскелета – внешнего каркаса, повторяющего биомеханику человека и в разы увеличивающего его мускульную силу.

То, что можно с некоторой натяжкой назвать прототипом экзоскелета, а также имя его создателя, сегодня мало кому о чём-то говорит. Николай Ягн, изобретатель-самоучка, предложил идею аппарата на основе поршней и пружин для облегчения движений человека ещё в 1889 г. Аппарат Ягна так и не получил реального воплощения, несмотря на то, что был запатентован и имел даже несколько модификаций для ходьбы, бега и прыжков.

Разработкой часто упоминаемого фантастами изделия – роботизированного экзоскелета – первыми занялись военные. Но с не меньшим успехом можно использовать его и в мирных целях как отличную подмогу для людей с ограниченными возможностями, пожилых, травмированных и даже полностью парализованных. Незаменимая вещь для спасателей, пожарных, рабочих.

Первый созданный экзоскелет, прежде чем приступить к своей важной миссии, начал с того, что послужил прообразом робота-погрузчика в фильме «Чужие». Аппарат носил название Hardiman и разрабатывался компанией General Electric в 1965–1972 гг.; его конструкция предполагала увеличение силы человека-оператора в 25 раз. Удерживать железного гиганта удавалось с огромным трудом, а выполнять нужные действия он не желал. И главное, для того чтобы привести его в движение, требовалось электрическое и гидравлическое оборудование, занимавшее целое помещение. Проект был заморожен спустя несколько лет ввиду отсутствия перспектив.

Чего до сих пор не хватает экзоскелетам, так это послушности. Но даже не их упрямый «характер» является основной преградой для их массового создания и использования, а в первую очередь отсутствие такого источника энергии, который в течение длительного времени позволял бы конструкции работать автономно. Необходим аккумулятор, обладающий достаточной ёмкостью и как можно меньшим весом, ведь оператору костюма приходится носить всё это добро на себе. Вес современных экзоскелетов, конечно же, значительно уменьшился по сравнению с Hardiman и другими ранними моделями, выполненными из стали или алюминия, но 50–70 килограммов тоже удержит на себе не всякий, особенно если предполагается переносить с помощью костюма дополнительные тяжести.

Всего 23 килограмма весит экзоскелет ReWalk, но в основном потому, что состоит только из нижней части. Эти моторизированные «робо-штаны» от Argo Medical Technologies надеваются на пользователя, у которого парализована нижняя часть тела. В заплечном рюкзаке скрываются управляющий компьютер (кстати, с обычной операционной системой Windows) и аккумуляторная батарея, заряда которой хватает пока лишь на несколько часов. Использование этой разработки официально одобрено, но за возможность подняться с инвалидного кресла и снова начать ходить, пусть даже и со странной конструкцией на ногах, пока придется заплатить кругленькую сумму.

Благородная задача помощи больным решается создателями медицинских экзоскелетов по-разному в зависимости от того, для какой именно части тела предназначена конструкция. Иногда управление роботизированным костюмом можно реализовать через обычный кнопочный пульт, но чаще требуется гораздо более сложный способ на основе электромиографии. С помощью датчиков, регистрирующих биопотенциал мышц, управляющий компьютер считывает намерение человека выполнить то или иное движение. Затем в дело вступает цифровая модель его руки или ноги, чтобы выполнить вычисление направления и траектории предполагаемого движения. Привод костюма должен срабатывать синхронно с сокращениями мышц и направлять аппарат вместе с рукой или ногой в нужную сторону. Так можно «усилить» слабые мышцы тех, кто страдает нейродегенеративными заболеваниями или пережил инсульт, причём экзоскелет не только качественно улучшит жизнь этих людей, но и послужит неплохим тренажёром для восстановления. Пример подобного аппарата для рук сконструировали в Лаборатории бионики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Сверхмощью и сверхсилой экзоскелеты пока не обладают. Они ещё только учатся двигаться так, как это делает обычный человек без физических недугов. Но новые материалы делают костюм легче, тоньше и одновременно прочнее, а программная начинка умнеет. Ведутся многочисленные работы над конструкциями роботических экзоскелетов, способных улавливать сигналы непосредственно из моторной коры мозга и заставлять каркас двигаться. Эта принципиально новая идея электрических мышц может решить немало проблем после тяжёлых заболеваний, таких как инсульты, и различных травм.

Для солдат компания Lockheed Martin разработала универсальный экзоскелет HULC (Human Universal Load Carrier). Заряда его литий-полимерных батарей хватает на 72 часа непрерывного действия без потери грузоподъёмности и мобильности всего устройства. В боевом экзоскелете требуется легко удерживать в руках оружие, переносить тяжёлые контейнеры со снаряжением, пробивать стены, заниматься разбором завалов, совершать быстрые перемещения и прыжки. HULC позволяет не только передвигаться вертикально, но и ползти, подниматься, приседать без особых усилий и перемещать до 90 килограммов веса по пересечённой местности.

Еще в 2010 году много шуму наделал довольно подвижный и эффективный XOS 2 – совместное детище разработчиков из Sarcos Robotics и Raytheon, также созданное для оборонных целей. Но в конце концов его привязка к внешнему источнику питания затормозила дальнейшее усовершенствование.

А не хотите ли немного поплавать? Для создания водного экзоскелета PISCES были детально проанализированы и позаимствованы механизмы плавательных движений рыб, дельфинов, пингвинов и черепах. Такому человеку-амфибии будет доступно быстрое и бесшумное движение под водой, оставляющее руки свободными для выполнения боевых, поисковых или спасательных задач.

Так что, возможно, очень скоро экзокостюмы получит в пользование не только рядовой солдат, но и рядовой грузчик, шахтёр, строитель, альпинист и даже турист-походник. Осталось лишь придать экзоскелетам управляемость, компактность и, конечно, снизить их стоимость. В местностях с подходящим климатом можно будет использовать в качестве источника энергии гибкие солнечные модули, нашитые на поверхность костюма. Кстати, специальные дамские модели экзоскелетов тоже не помешают – например, для ношения маленьких детей на руках.