Екзоскелет (біоніка)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Ескіз екзоскелета Міністерства оборони США.

Екзоскеле́т (от грец. έξω — зовнішній і σκελετος — скелет) — пристрій, призначений для поповнення втрачених функцій, збільшення сили м'язів людини і розширення амплітуди рухів за рахунок зовнішнього каркаса і привідних елементів[1].

Екзоскелет повторює біомеханіку людини для пропорційного збільшення зусиль під час рухів. Для визначення цих пропорцій слід користуватися поняттям анатомічна параметризація.

Анатомічна параметризація — це визначення відповідностей між різними анатомічними характеристиками будови людського тіла і параметрами механічного пристрою, що обумовлюють оптимальну роботу утворюваної при цьому біомеханічної системи.[2][3]

За повідомленнями у відкритій пресі, реально діючі зразки в даний час створені в Японії, Ізраїлі, США[4] і Росії.[5]

В Україні киянин Антон Головаченко побудував оригінальний екзоскелет, який набуває популярності в світі[6]

Історія[ред.ред. код]

Перший екзоскелет був спільно розроблений General Electric і United States military в 60-х, і називався Hardiman. Він міг піднімати 110 кг при зусиллі, що застосовується при підйомі 4,5 кг. Однак він був непрактичним через його значну масу в 680 кг. Проект не був успішним. Будь-яка спроба використання повного екзоскелета закінчувалася інтенсивним неконтрольованим рухом, в результаті чого ніколи не перевірявся з людиною всередині. Подальші дослідження були зосереджені на одній руці. Хоча вона мала піднімати 340 кг, її вага становила 750 кг, що в два рази перевищувало підйомну потужність. Без отримання разом всіх компонентів для роботи практичне застосування проекту Hardiman було обмежено[7].

Екзоскелет ReWalk, розроблений ReWalk Robotics, дозволяє паралізованим людям ходити. Нова система, за словами дослідників, може застосовуватися пацієнтами в повсякденному житті[8].

Класифікація[ред.ред. код]

Екзоскелети, створені на сьогоднішній день, або знаходяться в стадії перспективних розробок можуть бути класифіковані за такими ознаками[9]:

  • Тип виконавчого механізму
  • Наявність приводу посилення зчленувань
  • Анатомічна локалізація посилених зчленувань
  • Наявність вбудованого джерела енергії
  • Вид використовуваного силового приводу
  • Спосіб отримання сигналу
  • Тип силової установки і джерела енергії
  • Область практичного застосування

Напрямки розробки[ред.ред. код]

Екзоскелет в складі концепту « Future Soldier» армії США.
Hybrid Assistive Limb.jpg

Головним напрямком розробок є військове застосування екзоскелетів. Мета — створення броні, яка поєднала в собі вогневу міць і бронювання танка, рухливість і швидкість людини, і в кілька разів збільшує силу того, хто використовує екзоскелет.

Іншою можливою областю застосування екзоскелетів є допомога травмованим людям і людям з інвалідністю, літнім людям, які в силу свого віку мають проблеми з опорно-руховим апаратом.

Модифікації екзоскелетів, а також окремі їх моделі, можуть надавати значну допомогу рятувальникам при розборах завалів зруйнованих будівель. При цьому екзоскелет може захистити рятувальника від падіння уламків.

У 1960-і рр. компанія General Electric розробила електричну і гідравлічну конструкцію під назвою Hardiman, за формою нагадувала навантажувач-екзоскелет, який лейтенант Еллен Ріплі (У фільмі « Чужі») використовує в фінальному бою проти матки Чужих [1], однак при вазі в 1500 фунтів (680,4 кг) конструкція була неефективна.

Робочі приклади екзоскелетів були побудовані, але широке застосування таких моделей поки неможливо. Це, наприклад, екзоскелет XOS компанії Sarcos, який був розроблений на замовлення армії США. За заявами преси, машина вдало спроектована але, через відсутність акумуляторів достатньої ємності, демонстрацію довелося проводити в режимі роботи від мережі (ролик з демонстрацією є на YouTube[10]).

Деякі екзоскелети (Hybrid Assistive Limb, Honda Walking Assist Device) позиціонуються як пристрої для людей з проблемами опорно-рухового апарату[11]. Honda Walking Assist Device був зроблений компанією Honda в трьох розмірах — малий, середній (маса 2,8 кг), великий.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]