Awọn Exoskeletons

Botilẹjẹpe a ti n gbọ siwaju ati siwaju sii nipa awọn exoskeletons laipẹ, o wa ni jade pe itan-akọọlẹ ti ẹda yii ti bẹrẹ lati ọrundun kọkandinlogun. Wa bi o ti yipada ni awọn ọdun sẹhin ati kini awọn aaye titan ninu itankalẹ rẹ dabi. 

1. Apejuwe lati itọsi Nikolai Yagna

1890 - Awọn imọran tuntun akọkọ fun ṣiṣẹda exoskeleton ọjọ pada si ọrundun 1890th. Ni ọdun 420179, Nicholas Yagn ṣe itọsi ni Orilẹ Amẹrika (Itọsi No. US XNUMX A) “Ẹrọ kan fun irọrun ririn, ṣiṣe ati fo” (1). O jẹ ihamọra ti a fi igi ṣe, idi rẹ ni lati mu iyara jagunjagun pọ si lakoko irin-ajo ibuso pupọ. Apẹrẹ naa di orisun ti awokose fun wiwa siwaju fun ojutu ti o dara julọ.

1961 - Ni awọn 60s, General Electric, pẹlu ẹgbẹ kan ti awọn onimo ijinlẹ sayensi lati University of Comella, bẹrẹ iṣẹ lori ṣiṣẹda aṣọ elekitiro-hydraulic ti yoo ṣe atilẹyin idaraya eniyan. Ifowosowopo pẹlu ologun lori ise agbese Augmentation Eniyan yori si idagbasoke Hardiman (2). Ibi-afẹde ti iṣẹ akanṣe naa ni lati ṣẹda aṣọ kan ti yoo ṣe apẹẹrẹ awọn iṣipoda adayeba ti eniyan, ti o fun laaye laaye lati gbe awọn nkan ti o fẹẹrẹ to 700 kg. Aṣọ tikararẹ ṣe iwọn kanna, ṣugbọn iwuwo ojulowo jẹ 20 kg nikan.

2. Gbogbogbo Electric ooru Afọwọkọ

Pelu aṣeyọri ti ise agbese na, o wa jade pe iwulo rẹ jẹ aifiyesi, ati pe awọn ẹda akọkọ yoo jẹ gbowolori. Awọn aṣayan arinbo wọn lopin ati awọn ọna ṣiṣe agbara eka nikẹhin jẹ ki awọn ẹrọ wọnyi ko ṣee lo. Lakoko idanwo, a rii pe Hardiman le gbe 350 kg nikan, ati nigbati o ba lo fun igba pipẹ, o ni itara lati ṣe eewu, awọn agbeka aiṣedeede. Apa kan nikan ni a kọ silẹ lati ilọsiwaju siwaju ti apẹrẹ - ẹrọ naa ṣe iwọn 250 kg, ṣugbọn o jẹ aiṣedeede bi exoskeleton iṣaaju.

Awọn 70s. - Nitori iwọn rẹ, iwuwo, aisedeede ati awọn ọran agbara, Hardiman ko ṣe si iṣelọpọ, ṣugbọn apa ile-iṣẹ Man-Mate ṣafikun diẹ ninu imọ-ẹrọ 60s. Awọn ẹtọ si imọ-ẹrọ ni a ra nipasẹ Western Space ati Marine, ti o da nipasẹ ọkan ninu awọn onimọ-ẹrọ GE. Ọja naa ti ni idagbasoke siwaju sii ati loni o wa ni irisi apa roboti nla kan ti, lilo awọn esi ipa, le gbe awọn iwuwo soke si 4500 kg, ti o jẹ apẹrẹ fun ile-iṣẹ irin.

3. Exoskeletons ti a ṣe ni Mihailo Pupin Institute ni Serbia.

1972 - Awọn exoskeleton ti nṣiṣe lọwọ ni kutukutu ati awọn roboti humanoid ni idagbasoke ni Ile-ẹkọ Mihajlo Pupin ni Serbia nipasẹ ẹgbẹ kan ti o ṣakoso nipasẹ Prof. Miomir Vukobratovich. Ni akọkọ, awọn ọna gbigbe ẹsẹ ti ni idagbasoke lati ṣe atilẹyin isọdọtun ti awọn eniyan ti o ni paraplegia (3). Nigbati o ba n dagbasoke awọn exoskeletons ti nṣiṣe lọwọ, ile-ẹkọ naa tun ṣe agbekalẹ awọn ọna fun itupalẹ ati ṣiṣakoso mọnran eniyan. Diẹ ninu awọn ilọsiwaju wọnyi ti ṣe alabapin si idagbasoke ti awọn roboti humanoid ti o ni iṣẹ giga loni. Ni ọdun 1972, exoskeleton ti nṣiṣe lọwọ pẹlu awakọ pneumatic ati siseto itanna fun paraplegics ni idanwo ni ile-iwosan orthopedic kan ni Belgrade.

1985 - Onimọ-ẹrọ kan ni Los Alamos National Laboratory ti n kọ exoskeleton ti a pe ni Pitman, ihamọra agbara fun awọn ọmọ-ọwọ. Iṣakoso ti ẹrọ naa da lori awọn sensọ ti n ṣayẹwo oju ti timole, ti a gbe sinu ibori pataki kan. Fi fun awọn agbara ti imọ-ẹrọ ti akoko naa, o jẹ eka pupọ lati ṣe iṣelọpọ. Idiwọn jẹ nipataki agbara iširo ti ko to ti awọn kọnputa. Ni afikun, ṣiṣe awọn ifihan agbara ọpọlọ ati yiyipada wọn sinu awọn agbeka exoskeleton jẹ iṣẹ ṣiṣe ti imọ-ẹrọ ko ṣeeṣe ni akoko yẹn.

4. Lifesuit exoskeleton apẹrẹ nipa Monty Reed.

1986 - Monty Reed, ọmọ ogun AMẸRIKA kan ti o fọ ọpa ẹhin rẹ ni fo parachute kan, n ṣe agbekalẹ exoskeleton fun aṣọ iwalaaye kan (4). O ni atilẹyin nipasẹ awọn apejuwe ti awọn ipele ẹlẹsẹ alagbeka ni iwe itan itan-akọọlẹ imọ-jinlẹ Robert Heinlein Starship Troopers, eyiti o ka lakoko ti o n bọlọwọ ni ile-iwosan. Sibẹsibẹ, Reed ko bẹrẹ iṣẹ lori ẹrọ rẹ titi di ọdun 2001. Ni ọdun 2005, o ṣe idanwo aṣọ abayo 4,8-afọwọkọ kan ninu idije Ọjọ St Patrick ni Seattle, Washington. Olùgbéejáde naa sọ pe o ti ṣeto igbasilẹ fun iyara ti nrin ni awọn ipele roboti, ti o bo awọn kilomita 4 ni iwọn iyara ti 14 km / h. Afọwọkọ Lifesuit 1,6 ni anfani lati rin irin-ajo 92 km ti o gba agbara ni kikun ati pe o ni anfani lati gbe XNUMX kg.

1990-bayi - Afọwọkọ akọkọ ti HAL exoskeleton ni imọran nipasẹ Yoshiyuki Sankai (5), Ojogbon. Yunifasiti ti Tsukuba. Sankai lo ọdun mẹta, lati 1990 si 1993, ṣe idanimọ awọn neuron ti o ṣakoso gbigbe ẹsẹ. O gba oun ati ẹgbẹ rẹ ni ọdun mẹrin miiran lati ṣe apẹrẹ awọn ohun elo naa. Afọwọṣe HAL kẹta, ti o dagbasoke ni ibẹrẹ ọdun 22nd, ti sopọ mọ kọnputa kan. Batiri naa funrarẹ wọn fẹrẹ to 5kg, ti o jẹ ki o jẹ aiṣedeede pupọ. Ni idakeji, awoṣe nigbamii HAL-10 ṣe iwuwo nikan 5 kg, ati batiri ati kọmputa iṣakoso ti a we ni ayika ẹgbẹ-ikun olumulo. HAL-XNUMX lọwọlọwọ jẹ exoskeleton egbogi mẹrin-ẹsẹ (biotilejepe ẹya-ara-kekere nikan tun wa) ti a ṣe nipasẹ ile-iṣẹ Japanese Cyberdyne Inc. ni ifowosowopo pẹlu awọn University of Tsukuba.

5. Ojogbon Yoshiyuki Sankai ṣafihan ọkan ninu awọn awoṣe exoskeleton.

Ṣiṣẹ to awọn wakati 2 iṣẹju 40 mejeeji ninu ile ati ni ita. Ṣe iranlọwọ gbe awọn nkan ti o wuwo soke. Eto ti iṣakoso ati awọn eroja awakọ ninu awọn apoti inu ara jẹ ki o ṣee ṣe lati yọkuro “apamọwọ” ti o jẹ ihuwasi ti ọpọlọpọ awọn exoskeletons, nigbakan dabi kokoro nla kan. Awọn eniyan ti o ni haipatensonu, osteoporosis ati eyikeyi arun ọkan yẹ ki o kan si dokita kan ṣaaju lilo HAL, ati awọn ilodisi pẹlu, ṣugbọn ko ni opin si, pacemaker ati oyun. Gẹgẹbi apakan ti eto HAL FIT, olupese nfunni ni anfani ti lilo awọn akoko itọju ailera pẹlu exoskeleton fun awọn alaisan mejeeji ati awọn eniyan ti o ni ilera. Apẹrẹ HAL sọ pe awọn ipele atẹle ti isọdọtun yoo jẹ ifọkansi lati ṣiṣẹda aṣọ tinrin ti yoo gba olumulo laaye lati gbe larọwọto ati paapaa ṣiṣe. 

2000 – Ojogbon. Homayoun Kazerouni ati ẹgbẹ rẹ ni Ekso Bionics n ṣe agbekalẹ Ẹru Ẹru Agbaye ti Eniyan, tabi HULC (6) jẹ exoskeleton alailowaya pẹlu wara hydraulic. Idi rẹ ni lati ṣe iranlọwọ fun awọn ọmọ ogun ti o ja lati gbe awọn ẹru to 90 kg fun igba pipẹ, pẹlu iyara to pọ julọ ti 16 km / h. Eto naa ti ṣafihan fun gbogbo eniyan ni Apejọ Igba otutu AUSA ni Oṣu Keji ọjọ 26, Ọdun 2009, nigbati adehun iwe-aṣẹ ti ṣe pẹlu Lockheed Martin. Ohun elo ti o jẹ pataki ti a lo ninu apẹrẹ yii jẹ titanium, iwuwo fẹẹrẹ ṣugbọn ohun elo ti o gbowolori pupọ pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ giga ati agbara.

Exoskeleton ti ni ipese pẹlu awọn ife mimu ti o gba laaye lati gbe awọn nkan ti o wọn to 68 kg (ohun elo gbigbe). A pese agbara lati awọn batiri litiumu-polima mẹrin, eyiti o rii daju pe iṣẹ ṣiṣe deede ti ẹrọ ni fifuye to dara julọ fun wakati 20. A ṣe idanwo exoskeleton ni ọpọlọpọ awọn ipo ija ati pẹlu ọpọlọpọ awọn ẹru. Lẹhin ọpọlọpọ awọn idanwo aṣeyọri, ni isubu ti 2012 o ranṣẹ si Afiganisitani, nibiti o ti ni idanwo lakoko ija ologun. Pelu ọpọlọpọ awọn atunyẹwo rere, ise agbese na ti daduro. Bi o ti wa ni titan, apẹrẹ jẹ ki o ṣoro lati ṣe awọn agbeka kan ati pe o pọ si ẹru lori awọn iṣan, eyiti o tako imọran gbogbogbo ti ẹda rẹ.

2001 – Ise agbese Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX), ti a pinnu ni akọkọ fun Ọmọ-ogun, ti nlọ lọwọ. Laarin ilana rẹ, awọn abajade ileri ni a ṣaṣeyọri ni irisi awọn ojutu adase ti pataki ilowo. Ni akọkọ, a ṣẹda ẹrọ roboti kan ti o so mọ ara isalẹ lati fun agbara ni afikun si awọn ẹsẹ. Ohun elo naa jẹ agbateru nipasẹ Ile-ibẹwẹ Awọn iṣẹ akanṣe Iwadi ilọsiwaju ti Aabo (DARPA) ati idagbasoke nipasẹ Berkeley Robotics ati yàrá Imọ-ẹrọ Eniyan, pipin ti Ile-ẹkọ giga ti California, Ẹka Imọ-ẹrọ ti Berkeley. Eto exoskeleton Berkeley fun awọn ọmọ-ogun ni agbara lati gbe awọn ẹru nla pẹlu ipa diẹ ati lori eyikeyi iru ilẹ, gẹgẹbi ounjẹ, ohun elo igbala, awọn ohun elo iranlọwọ akọkọ, ohun elo ibaraẹnisọrọ ati awọn ohun ija. Ni afikun si awọn ohun elo ologun, BLEEX n ṣe idagbasoke awọn iṣẹ ara ilu lọwọlọwọ. Ile-iwosan ti Robotics ati Imọ-ẹrọ Eniyan n ṣe iwadii lọwọlọwọ awọn solusan wọnyi: ExoHiker - exoskeleton ti a ṣe apẹrẹ fun awọn olukopa irin-ajo nibiti iwulo wa lati gbe ohun elo eru, ExoClimber - ohun elo fun awọn eniyan ti n gun awọn oke giga, Exoskeleton iṣoogun - exoskeleton fun awọn eniyan ti o ni ailera awọn agbara ti ara. ailagbara arinbo ti awọn apa isalẹ.

8. Sarcos XOS 2 Afọwọkọ ni igbese

ọrọ naa

2010 - XOS 2 han (8) jẹ ilọsiwaju ti XOS exoskeleton lati Sarcos. Ni akọkọ, apẹrẹ tuntun ti di fẹẹrẹfẹ ati igbẹkẹle diẹ sii, gbigba gbigbe awọn ẹru aimi ti iwọn to 90 kg. Ẹrọ naa dabi cyborg kan. Iṣakoso naa da lori ọgbọn actuators ti o ṣe bi awọn isẹpo atọwọda. Exoskeleton ni ọpọlọpọ awọn sensọ ti o atagba awọn ifihan agbara si awọn oṣere nipasẹ kọnputa kan. Nitorinaa, didan ati iṣakoso lilọsiwaju waye laisi rilara olumulo eyikeyi igbiyanju pataki. XOS ṣe iwọn 68 kg.

2011-bayi - Isakoso Ounje ati Oògùn AMẸRIKA (FDA) fọwọsi exoskeleton iṣoogun ReWalk (9). O jẹ eto ti o nlo awọn eroja agbara lati mu awọn ẹsẹ lagbara ati gba awọn paraplegics laaye lati duro ni titọ, rin ati gun awọn pẹtẹẹsì. Agbara ti pese nipasẹ batiri apoeyin. Iṣakoso ni a ṣe ni lilo iṣakoso isakoṣo latọna jijin ti o rọrun, eyiti o ṣe iwari ati ṣatunṣe awọn agbeka olumulo. Gbogbo eyi ni idagbasoke nipasẹ Amit Goffer lati Israeli ati pe o ta nipasẹ ReWalk Robotics Ltd (ni ipilẹṣẹ Argo Medical Technologies) fun isunmọ PLN 85 ẹgbẹrun. dola.

9. Eniyan rin ni ReWalk exoskeletons

Ni akoko itusilẹ, ohun elo naa wa ni awọn ẹya meji - ReWalk I ati ReWalk P. Ni igba akọkọ ti awọn ile-iṣẹ iṣoogun lo fun iwadii tabi awọn idi iwosan labẹ abojuto ti alamọdaju iṣoogun kan. ReWalk P jẹ ipinnu fun lilo ti ara ẹni nipasẹ awọn alaisan ni ile tabi ni awọn aaye gbangba. Ni Oṣu Kini ọdun 2013, ẹya imudojuiwọn ti ReWalk Rehabilitation 2.0 ti tu silẹ. Eyi ṣe ilọsiwaju ipo ijoko fun awọn eniyan ti o ga julọ ati ilọsiwaju sọfitiwia iṣakoso. ReWalk nilo olumulo lati lo crutches. Awọn arun inu ọkan ati ẹjẹ ati ailagbara egungun ni a mẹnuba bi awọn ilodisi. Awọn idiwọn tun jẹ giga, laarin 1,6-1,9 m, ati iwuwo ara to 100 kg. Eyi nikan ni exoskeleton ninu eyiti o le wakọ ọkọ ayọkẹlẹ kan.

10. eLEGS lati Ex Bionics

2012 - Ekso Bionics, ti a mọ tẹlẹ bi Berkeley Bionics, ṣafihan exoskeleton iṣoogun rẹ. Ise agbese na bẹrẹ ni ọdun meji sẹyin labẹ orukọ eLEGS (10), ati pe a pinnu fun isọdọtun ti awọn eniyan ti o ni iwọn oriṣiriṣi ti paralysis. Gẹgẹbi ReWalk, apẹrẹ naa nilo lilo awọn crutches. Batiri naa n pese agbara fun o kere ju wakati mẹfa ti lilo. Awọn ohun elo Exo n gba to 100 ẹgbẹrun. dola. Ni Polandii, iṣẹ akanṣe Ekso GT exoskeleton jẹ mimọ - ẹrọ iṣoogun ti a ṣe apẹrẹ lati ṣiṣẹ pẹlu awọn alaisan ti iṣan. Apẹrẹ rẹ ngbanilaaye nrin, pẹlu awọn eniyan lẹhin ikọlu, awọn ọgbẹ ọpa ẹhin, awọn alaisan ti o ni sclerosis pupọ tabi pẹlu iṣọn Guillain-Barré. Ohun elo naa le ṣiṣẹ ni ọpọlọpọ awọn ipo oriṣiriṣi, da lori iwọn ailagbara ti alaisan.

2013 - Mindwalker, iṣẹ akanṣe exoskeleton ti iṣakoso ọkan, gba igbeowosile lati European Union. Apẹrẹ jẹ abajade ti ifowosowopo laarin awọn onimọ-jinlẹ lati Ile-ẹkọ giga ọfẹ ti Brussels ati Santa Lucia Foundation ni Ilu Italia. Awọn oniwadi ṣe idanwo awọn ọna oriṣiriṣi lati ṣakoso ẹrọ naa - wọn gbagbọ pe ọpọlọ-neuro-computer interface (BNCI) ṣiṣẹ dara julọ, eyiti o fun ọ laaye lati ṣakoso rẹ pẹlu awọn ero rẹ. Awọn ifihan agbara n rin laarin ọpọlọ ati kọnputa, ti o kọja si ọpa-ẹhin. Mindwalker ṣe iyipada awọn ifihan agbara EMG, eyiti o jẹ awọn agbara kekere (ti a npe ni myopotentials) ti o han lori dada ti awọ ara eniyan nigbati awọn iṣan ṣiṣẹ, sinu awọn aṣẹ gbigbe itanna. Exoskeleton jẹ iwuwo fẹẹrẹ, iwuwo nikan 30 kg laisi awọn batiri. O le ṣe atilẹyin fun agbalagba ti o ṣe iwọn 100 kg.

2016 – ETH Zurich, Siwitsalandi, n gbalejo idije ere idaraya Cybathlon akọkọ fun awọn eniyan ti o ni alaabo nipa lilo awọn roboti iranlọwọ. Ọkan ninu awọn ilana-iṣe jẹ ere-ije exoskeleton lori ipa ọna idiwọ fun awọn eniyan ti o ni paraplegia. Ninu ifihan ti awọn ọgbọn ati imọ-ẹrọ yii, awọn olumulo exoskeleton ni lati ṣe awọn iṣẹ ṣiṣe bii joko lori ati duro lori ijoko, nrin lori awọn oke, titẹ lori awọn apata (gẹgẹbi nigbati o n kọja odo oke aijinile), ati gigun awọn pẹtẹẹsì. O wa jade pe ko si ẹnikan ti o le pari gbogbo awọn adaṣe, ati awọn ẹgbẹ ti o yara ju 50 iṣẹju lọ lati pari ipa-ọna idiwọ 8-mita. Iṣẹlẹ atẹle yoo waye ni ọdun 2020 gẹgẹbi itọkasi idagbasoke ti imọ-ẹrọ exoskeleton.

2019 - Lakoko awọn ifihan ooru ni Ile-iṣẹ Ikẹkọ Commando ni Lympstone, UK, Richard Browning, olupilẹṣẹ ati Alakoso ti Awọn ile-iṣẹ Walẹ, ṣe afihan Daedalus Mark 1 exoskeleton jet suit, eyiti o ṣe iwunilori nla lori ologun, kii ṣe awọn ara ilu Gẹẹsi nikan. Awọn ọkọ ayọkẹlẹ jet kekere mẹfa - meji ninu wọn ti fi sori ẹrọ ni ẹhin ati meji ni irisi awọn orisii afikun lori apa kọọkan - gba ọ laaye lati dide si giga ti o to m 600. Titi di isisiyi, idana jẹ nikan to fun awọn iṣẹju 10 ti ọkọ ofurufu ...