Хората винаги са мечтали да станат по-силни, отколкото в действителност. И някои от тях се опитаха да сбъднат мечтите си. Първото такова изобретение беше лост, после блок и въже за повдигане на товари. С помощта на тези прости устройства човек може да вдигне товар, много по-тежък от тялото си. Но ти искаш още. Бих искал без блокове и въжета, без лостове, със собствените си ръце.
Не. със собствените си ръце, разбира се, няма да работи. Но всеки може да го направи с екзоскелет.
Екзоскелетът е усилвател на човешките мускули. Това е нещо, което прави човек многократно по-силен - подобни машини са много необходими в армията.
Един войник в такъв екзоскелет може лесно да замени три или четири. Освен това с един удар на железния си юмрук той вероятно може да смаже тухлена зидария. По-прости конструкции могат да се използват в домашни условия за повдигане на големи тежести, а също така могат да помогнат на инвалиди и възрастни хора с проблеми с опорно-двигателния апарат. Ако някога се продават достъпни, опростени екзоскелети, те със сигурност ще бъдат популярни сред туристите, които се радват на километри за туризъм.
Първите екоскелети бяха обикновени патерици, но това не беше достатъчно за хората. Те искаха да създадат симбиоза на човек и машина. Мечтата да станем по-силни, отколкото сме, се преобрази в образ, който получи това странно име - exoskepet,
ЕКСОСКЕЛЕТОНИ В ФАНТАСТИЧНО
В началото екзоскелетите се появяват в романите за научна фантастика. И така, Иван Ефремов в романа „Мъглявината на Андромеда“(1957 г.) въведе специални „скачащи скелети“. Ето как ги описва писателят:
Промоционално видео:
"Във въздушния шлюз на изхода предварително бяха подготвени биологични костюми и" скачащи скелети "- стоманени, покрити с кожа рамки с електродвигател, пружини и амортисьори за индивидуално движение с повишена гравитация, които се носеха над костюмите."
Но той описва самата разходка около планетата с висока гравитация:
„Без много практика беше много трудно да координирате собственото си тяло с движението на лостовете на стоманения скелет. От това ходенето беше придружено от треперене и бурно треперене. Дори от кратък поход хората А Робърт Хайнлайн използва екзоскелета за военни цели През 1959 г. той пише романа „Звездни кораби“(който получава наградата Хюго година след като е написан), в който той показва брониран скафандър, носещ който човек може да бяга, да скача, лети с вградени ракетни двигатели и още много полезни и не много полезни неща.
През 1987 г. Станислав Лем създава последния си роман, след който спира да пише художествена литература и посвещава останалите деветнадесет години от живота си на философия и литературна критика. Романът се казва „Фиаско“, сега няма значение за каква е историята, основната ни тема е екзоскелетите.
Лем пише за това:
„Разходките с болси станаха въплъщение на концепцията на екзоскелета. който като външен усилвател на човешката топлина беше известен от много прототипи на ХХ век. Изобретението остава на етапа на развитие, тъй като не е имало полза от него на Земята. Тази идея се възроди по време на изследването на Слънчевата система. Появиха се машини, приспособени към планетите, на които е трябвало да работят, към местните задачи и условия … Повечето движение не трябва да прави резки движения - точно както е невъзможно моментално да спрете крайцер в морето или да завъртите стрелата на кран като витло …"
Разбира се, писателят малко греши - най-вероятно екзоскелетите ще намерят приложение на Земята и някой ден ще бъдат достъпни по същия начин, както сега са налични мобилните телефони. Темата за екзоскелетите проблясва и във филмите за научна фантастика. Надявам се всички да си спомнят „Чужденец“, където смелият Рипли се бори с чудовище, докато стои вътре в товарач.
И ако вземете филма "Железният човек" (2008), то той е изцяло посветен на темата за екзоскелета.
Могат да бъдат цитирани и други примери, но засега ще се ограничим до горното.
Екзоскелет от филма "Аватар" (2009)
Кога се появи прототипът екзоскелет? Имат ли право да съществуват? Защо все още няма наистина работещи модели на тези чудо-машини, тези усилватели на нашите мускули? Сега нека се опитаме да го разберем.
ПЪРВИ ЗАГЛЕД
Първата лястовица се оказа тромав хипопотам. Първият работещ екзоскелет е разработен от General Electric през шейсетте години на ХХ век. Това беше тромава структура. Човекът беше поставен вътре в тази стоманена машина и приличаше на огромен железен рак - той се движеше много бавно, две огромни нокти от раци, които операторът манипулираше, отговаряха на поръчки неохотно и с големи трудности успява да ги държи под контрол. Хидравличните нокти означават помпи, които движат хидравлика - вече масивният Хардиман, както се нарича това чудовище, зависеше от още по-голяма периферия - електрически генератори и спомагателно оборудване, с което беше оборудвано доста голямо помещение.
Дизайнът на екзоскелета от Хардиман е трябвало да увеличи силата на оператора с тридесет пъти, тоест един човек може да замени цяла топпа от товарачи. Поне един оператор в Хардиман беше теоретично способен да вдигне 1500 паунда. Военните имаха големи надежди за това развитие - Хардиман ще бъде много полезен на самолетоносачите за товарене на бомби и ракети. Но мечтите не винаги се сбъдват - нещата не стигнаха по-далеч от прототипите. Имаше няколко значителни недостатъци в дизайна на екзоскелета.
Първо, той не можеше да се движи адекватно дори по равна повърхност - с всяка стъпка операторът рискуваше да падне и да умре под тежестта на тази машина. Хардиман категорично отказа да ходи като човешко същество и малко нормални хора биха се съгласили да управляват такъв капризен железен човек. Вторият недостатък - от планираните 700 килограма Хардиман успя да изтръгне само 300 и ако вземете предвид, че структурата тежи два пъти повече, това не може да се нарече рекорд. До 1970 г. се работи само с един нокът, което също не се счита за много добър резултат. И ако вземем предвид превоза и малката количка периферно оборудване, проектът изглеждаше напълно безперспективен. Дори сега не е намерена алтернатива на преносим източник на енергия за подобни олющения.
Мечтаех няколко години - и това е достатъчно През 1971 г. проектът Hardiman беше замразен поради липсата на видими перспективи за развитие.
Тогава във филма Alien се появи ходещият товарач Caterpillar P-5000, който умело се управлява от лейтенант Рипли. Този товарач, който не съществува в действителност, е базиран на Hardiman. Само във филма електрическите кабели бяха оставени зад кулисите, а колата е показана като напълно автономен товарач. Точно това, което искаха да направят майсторите от General Electric. Но не можаха.
Хората продължиха опитите си да се правят на киборги, те наистина искаха да се научат да играят с железни мускули, да усещат силата на желязното си тяло. Има две основни мечти - да се научиш да летиш и да станеш силен като слон. Ако хората са се научили да летят с помощта на парашути и парапланери, тоест да се справят с минимум, тогава все още не е възможно да станат силни.
След няколко опита за създаване на ефективен екзоскелет настъпи дълго затишие. Само от време на време проектите се изплъзват, което не надхвърля хартията за хартия и едва наскоро започнаха да се появяват работещи модели. Ако екзоскептиците за обикновените хора с увреждания са почти готови да излязат в света, то с военните разработки това все още е пълна спирка.
СЪВРЕМЕННИ КОСМОТИ XOS ROBO
От няколко години, започвайки от 2000 г., Sacros работи в областта MEMS, разработвайки роботиката. На 12 ноември 2007 г. тя е закупена от американската компания Raytheon, основен доставчик на американските военни. поемане на контрол върху развитието. Освен екзоскелети, Сакрос проектира роботизирани манекени, а също така създава динозаври за филма „Джурасик парк“.
Снимка: joy4mind.com
Показването на екзоскелета на XOS очевидно е било приспособено да съвпада с излизането на филма Iron Man и дори рекламите на Raytheon съдържат кадри от филма. Една неяснота с името - навсякъде този екзоскелет се нарича XOS - навсякъде с изключение на Raytheon. Явно това е просто съкратено име на английски - Exosceleton.
Този робот действа по същия начин като всички останали от този тип. Той има сензори, които регистрират мускулни контракции и предават сигнали на двигателите. И моторите реагират бързо, но човекът се вмъкна в XOS. все още усеща леко забавяне на движението. И - най-важното - екзоскелетът увеличава силата на човека двадесет пъти. тоест човек може без усилия да вдигне товар с тегло 200 кг. Вярно е, че е малко вероятно той да може да носи такива товари на гърба си, но може да издърпа тази тежест от земята.
Разработчиците не съобщават никакви подробности, очевидно се страхуват от конкурентите. И екзоскелетът все още не е напълно финализиран, така че е твърде рано да се поставя точка I.
На дисплея на екзоскелета операторът, който е облякъл този костюм - или. или по-скоро ще се каже, влязох в него - какво не направих! Правеше лицеви опори с товар на гърба си с тегло деветдесет килограма и влачи различни тежести, ходеше на наклонена равнина, а също биеше торбичка за удар с бързи и прецизни движения. И направи всичко това с такава лекота, сякаш правеше сутрешна разходка.
Първоначално XOS е предназначен за военните, тоест за зареждане на боеприпаси, както и за участие във военни действия. Въпреки това Стивън Якобсен, директор и ръководител на проекта Саркос, се надява, че изобретението ще намери своето място не само за разтоварване на работата, но и за подпомагане на хора с увреждания.
Един голям проблем с този екзоскелет и много други също е липсата на преносим източник на енергия. На този етап XOS може да се използва само на места, където може да бъде свързан с дебел електрически кабел. Вероятно, докато това ще са само складове за военни боеприпаси.
В бъдеще, ако проблемите с захранването са решени, такива костюми могат да се носят в броня - и вие получавате истински „Железен човек“. Войната обаче не е най-добрият начин за използване на нови технологии. Да се надяваме, че тези костюми ще бъдат използвани предимно за мирни цели.
* * *
Просто така се случи, че всяко изобретение, колкото и тъжно да звучи, първо намира приложение за военни цели и едва след това цивилните започват да го използват. Първата каменна брадва вероятно първо отрязала черепа на противника и едва след това започнали да секат клони за пожари. Атомът за първи път е тестван на Хирошима. И това стана мирно много по-късно.
Въпреки че има 11 изключения - барутът първоначално е бил използван за развлекателни фойерверки, той започва да убива през Средновековието. Но екзоскелетите не са изключение. Въпреки факта, че има много мирни развития, всичко започна с поръчки на армията.
Вече говорихме за два екзоскелета. Това е първият General Electric Hardiman, който никога не се е научил да лети, и костюмът на XOS от Sacros. Засега това са просто прототипи с куп недостатъци, но някой ден хората ще решат основните проблеми, поради които все още няма такива танкове за хора в нито една армия. Сега тестването на екзоскелетите е по-скоро като модно ревю и не стига по-далеч от оскверняването на подиума. Но, може би, ще отнеме няколко години - и войниците ще могат да се обличат в роботизирани костюми.
HULC UNIVERSAL CARGO EXOSKELETON
HULC означава човешки универсален екзоскелет за превоз на товари.
Първоначално базираната в Калифорния компания Berkeley Bionics работи по прототипа на този екзоскелет. Работи за агенцията DARPA като част от проект за въвеждане на високи технологии във военната сфера. Техният екзоскелет се нарича BLEEX (Berkeley Lower Exremity Exoskeleton). Но след тяхното развитие Lockheed Martin го изкупи и след като направи някои модификации, създаде нов модел, базиран на BLEEX - екзоскелет HULC.
В началото на 2009 г. във Флорида се проведе Зимният зимен симпозиум. Той показва екзоскелетът на HULC с мощност на Lockheed Martin, готов за масово производство. Е, американците обичат евтини рисунки - не можете да ги отнемете. Ако демонстрацията на екзоскелета на XOS от Raytheon и Sacros беше приравнена към екранизацията на филма Iron Man, то HULC трябва да бъде свързан със зеления човек от bpokbuster Incredible Hulk. Това, което най-много ме изненадва, е, че не такива бляскави проекти, а сериозни военно-промишлени компании отиват на такъв PR. Е, добре, не става въпрос за това.
Пробата за екзоскелет ви позволява да носите товар до 90 кг за 1 час със средна скорост от почти 5 км / ч и възможност за краткосрочни ускорения до 16 км / ч. Захранва се от литиево-полимерна батерия, която тежи само два килограма. Планове за оборудване на HULC с други източници на енергия: Lockheed Martin разработва безшумен генератор на реактивно гориво. От такъв генератор костюмът HULC може да работи до 3 дни на една бензиностанция и това е, ако войникът се движи по 8 часа на ден.
Засега костюмът HULC се отнася само за здрави крака и силно тяло. Все още не е дошло на ръка. Но въпреки това. вече е създадена специална система за монтаж, която ви позволява да инсталирате допълнително оборудване върху екзоскелета, като броня, различни сензори или дори тежка картечница. С всичко това войникът, без да чувства голяма тежест, ще може да се движи спокойно.
Екзоскелетът HULC е кост в гърлото на създателите на роботския костюм XOS. За начало, той тежи само 55 фунта (25 кг) и може да бъде бързо поставен, свален и пренесен в малък калъф. Второ, HULC не се нуждае от плътни боа-кабели. Трето, създателите твърдят, че дори ако батериите изчерпат, HULC все пак ще улесни движението на войника и ще компенсира ударите и натоварването. в разрушен резервоар, излизането от което без помощ би било проблематично.
PISCES - РОБОТО СЪДЪТ НА SCUBA
Много от нас обичат да плуват под вода. И всички знаят, че много човешки усилия отиват в преодоляване на съпротивлението на водата, за да се трансформира сила в движение напред. За да бъда честен, няма ефективност - около 3%. Поставяйки перки на краката си, ще увеличим ефективността до 10-15% - това е всичко. Разбира се, има и механични устройства за улесняване на плуването под вода. Но сега те вече не са съвсем уместни. Те са остарели. Ако някой е гледал филма "Диамантената ръка", тогава вероятно си спомня епизода, в който героят плува под вода с помощта на механично торпедо. Те все още се използват, но тези неща са твърде масови и лесно се намират.
След тестване на екзоскелетите XOS и HULC. американските военни мислеха за един и същ робот-костюм, но само за водолази. В крайна сметка на бойците на службата за сигурност често се налага да кацат на най-неочакваните места. И понякога е най-удобно да направите това на морския бряг - тихо и спокойно да излезете, да скриете екипировката за акварел и - в атаката! Но ако човек е плувал под вода в продължение на повече от един километър, тогава какъв вид атака има, уморен е, няма сили - никаква физическа подготовка няма да помогне. Тук военните заповядаха на учените да разработят екзоскелет за водолази.
POWERSWIM И PISCES - EXOSKELETONS ЗА ГОТВАНЕ
Снимка: 3dnews.ru
Изследователи от Института за човешко и машинно познание, Питър Нойхаус и Джери Прат, бяха поканени да работят върху създаването на екзошелета. Работата е. че тези експерти по двигателните функции на хората и животните през 2004 г. разработиха прототип на екзоскелет за плуване под вода - тогава те не мислеха за военните и направиха цивилен модел. Идеята беше много проста - малки мотори са прикрепени към бедрата и прасците, батерия на гърба - краката не се уморяват, мускулите не се напрягат и докато батерията изчерпи, водолазът може да плува и плува.
PISCES - Подобряване на ефективността на самоконизирания екзоскелет за плуване - това е името на новия екзоскелет, разработен на базата на стария модел. Концепцията се основава на имитационната физиология. Хората често приемат животински режими на движение - този път изследователите копираха движенията на делфини и морски костенурки. Между другото, една от първите разработки взаимства пътя на движение във водата от пингвини, а екзоскелетът е оборудван с крила на пингвин. Но след някои изчисления делфините и костенурките все пак печелят - дори и защото делфините използват само опашките си.
Екзоскелетът, за разлика от торпедните кули, практически е безшумен и следователно водолаз, облечен в подобен робот-костюм. ще бъде доста трудно да се открие. Второ, действайки само с краката си („опашка“*), водолазът напълно освобождава ръцете си за различни манипулации.
Сега има работещи модели, тестват се и изглежда да показват добри резултати. Разбира се, в началото всичко отива в отбранителната промишленост и Петър Нойхаус е сигурен, че в бъдеще ще бъде възможно да се правят екзоскелети за хора с увреждания на базата на PISCES.
ЧОВЕШКИ ЧОВЕК
Какво няма да чуете в легенди и приказки. И летящите килими и крилата на Икар. А американската компания Atair Aerospace взе и направи раница със самолет. Всъщност тази компания се занимава с разработването и създаването на оборудване за доставка на стоки по въздух. Парапланери, парашути - това е една от страните на работата на Atair Aerospace. Автомобилите, които се доставят на мястото с парапланери - това е още един кръг на развитие. Така през 2005 г. компанията показа летящ автомобил „Химера“, който след планирането може да излети самостоятелно с помощта на парапланер. А във въздуха развива скорост до 65 км / ч.
Снимка: dekatop.com
Но Atair Aerospace реши да не се спира пред летящата кола. И тя започна да работи върху създаването на летящи хора. И се сдобиха с човек-самолет. Истински мъж с истински крила и реактивни турбини. EXO-Wing е името на този самолет. Изглежда точно като крила с две микротурбини. Тези калници са изработени от висококачествени композитни материали от ново поколение, които са разработени от Atair Aerospace.
EXO-Wing е сравнително лек и може да се коси зад гърба ви като раница. Апаратът позволява на човек да се плъзга във въздуха. На първо място, той вероятно ще се използва в армията и едва след това ще бъде използван за граждански нужди. Може би фермерите ще го използват за пръскане на полета с химия.
GRYPHON PARACHUTE СИСТЕМА
Немско съвместно предприятие на три компании - ESG, Dragee Aerospace и SPELC0. както и немската компания FreeSky - също работиха върху създаването на човек-самолет. Този път Грифонът трябва да е без реактивна тяга. Факт е, че тези компании разработиха безшумна система - по принцип това е парашут, просто не съвсем обикновен. Изработена е от въглеродни влакна и има формата на крила. Поставен е на парашутист на гърба му и е предназначен за скачане от самолет. На теория тя трябва да позволи на парашутистите да се обличат на разстояние 200 километра при скачане от височина 9 хиляди метра. Би било много удобно - съвременните парашути и парапланери нямат такъв резерв и по време на кацането самолетът със сигурност ще бъде забелязан и следователно всяка операция за кацане ще се провали първоначално. С Грифон всичко трябва да е по-лесно - самолетът, преди да стигне до вражеската територия, спуска войските, които безшумно и неусетно преминават границата.
Снимка: alternathistory.livejournal.com
Подобни системи вече се използват от германската армия от 2003 г., но разстоянието, което могат да покрият тези прилепи, е не повече от 60 километра. Изглежда, че те започнаха да монтират реактивни двигатели на крилата, което със сигурност ще помогне да се преодолеят по-дълги разстояния. Засега конвенционалните парашути се използват за кацане на Грифон, но се разработва не парашутно кацане. Може би ще успеят.
РУСКИЯ ЕКСОСКЕЛЕТОН БОРБА-21
Снимка: svagor.com
Защо не кажете няколко завъртания за руските военни? В крайна сметка по-рано това беше една от най-мощните армии на една от най-мощните държави, но за съжаление, сега подредбата на лешояда се промени малко. Руската армия вече почти не се цитира. И как може да се цитира, когато той не е в състояние да се справи с надпреварата с оръжие почти двадесет години. Тоест, тя почти спря да гони. Изтъкан пет години по-късно. Изостава. Да, по отношение на въвеждането на нови технологии, руската армия изостава от западните с поне пет години или дори повече.
Не, имаме отлични хеликоптери - „акули“, „алигатори“и други и дори има някои разработки за бъдещето, но вече двадесет години всичко това на практика остава само основата. Плановете, както се казва, са огромни, но малко смисъл. Не знам защо това се случва и няма да разбера това. Говоря за нещо друго.
Не, нашите разработчици на супа от зеле също не са копелета. Всички знаят как да го направят. Само много бавно. Не толкова отдавна Министерството на отбраната на Руската федерация започна да разработва бойна техника, наречена „Fighter-21 n. Всъщност не е екзоскелет. Това е боен костюм с елементи на екзоскелета, така да се каже, би било по-правилно. Изглежда, че искат да завършат работата по създаването на този резервоар през 2015 г., но не се знае как всъщност ще излезе.
Едно нещо ме радва - на международното изложение на системи за сигурност "Интерполитех-2009" в Москва беше казано, че комплект бойна техника от второ поколение няма да има аналози по отношение на ефективността в целия свят. Обещанието радва, но не се знае дали същите тези костюми ще зарадват в бъдеще.
Между другото, на същата изложба беше казано, че комплектът от бойни съоръжения от първо поколение (без елементи от екзоскелета) вече превъзхожда западните колеги. Единственото жалко е, че всичко това лесно може да остане само експериментални модели или да бъде произведено в оскъдни партиди. В такива ситуации всички тези разработки са безполезни.
Приблизителният размер на инвестициите в проекта ще бъде около 35 милиона долара. Това е много по-малко от разходите за развитието на американците - те инвестират в такива проекти поне един и половина милиарда долара.
На този етап се знае много малко за проекта на борда-2b и това не е изненадващо - военните няма да разкажат предварително за класифицираните проекти.
Малцина обаче вярват в това. че нашите инженери ще могат да направят нормално работещ екзоскелет. Не, те ще го създадат, но едва ли ще успеят да го пуснат в производство. В резултат ситуацията отново ще бъде същата като при "акулата" - само елитни единици ще могат да използват тези костюми и дори тогава няма да има достатъчно за всички. Така живеем.
„Наука и технологии“2012г