Ekoskeletore
Edhe pse kohët e fundit është dëgjuar gjithnjë e më shumë për ekzoskeletet, rezulton se historia e kësaj shpikje shkon prapa në shekullin e nëntëmbëdhjetë. Zbuloni se si ka ndryshuar gjatë dekadave dhe si dukeshin pikat e kthesës në evolucionin e tij.
1. Ilustrim nga patenta e Nikolai Yagn
1890 – Idetë e para novatore për krijimin e një ekzoskeleti datojnë në shekullin e 1890-të. Në 420179, Nicholas Yagn patentoi në Shtetet e Bashkuara (patenta nr. US XNUMX A) "Një pajisje për lehtësimin e ecjes, vrapimit dhe kërcimit" (1). Ishte një armaturë prej druri, qëllimi i të cilit ishte të rriste shpejtësinë e një luftëtari gjatë një marshimi shumë kilometra. Dizajni u bë një burim frymëzimi për kërkimin e mëtejshëm për zgjidhjen optimale.
1961 - Në vitet '60, General Electric, së bashku me një grup shkencëtarësh nga Universiteti i Comell, filluan punën për krijimin e një kostumi elektro-hidraulik që mbështet ushtrimet njerëzore. Bashkëpunimi me ushtrinë në projektin Man Augmentation çoi në zhvillimin e Hardiman (2). Qëllimi i projektit ishte të krijonte një kostum që imiton lëvizjet natyrore të një njeriu, duke e lejuar atë të ngrejë objekte që peshojnë pothuajse 700 kg. Vetë kostumi peshonte njësoj, por pesha e prekshme ishte vetëm 20 kg.
2. Prototipi i shkëmbyesit të nxehtësisë General Electric
Pavarësisht suksesit të projektit, doli se dobia e tij ishte e papërfillshme dhe kopjet fillestare do të ishin të shtrenjta. Opsionet e tyre të kufizuara të lëvizshmërisë dhe sistemi kompleks i energjisë përfundimisht i bënë këto pajisje të papërdorshme. Gjatë testimit, rezultoi se Hardiman mund të ngrejë vetëm 350 kg, dhe me përdorim të zgjatur ka një tendencë për lëvizje të rrezikshme, të pakoordinuara. Nga zhvillimi i mëtejshëm i prototipit, vetëm një krah u braktis - pajisja peshonte rreth 250 kg, por ishte po aq jopraktike sa ekzoskeleti i mëparshëm.
Vitet 70 “Për shkak të madhësisë, peshës, paqëndrueshmërisë dhe problemeve të fuqisë, Hardiman nuk hyri kurrë në prodhim, por Man-Mate industriale përdori disa teknologji nga vitet '60. Të drejtat për teknologjinë u blenë nga Western Space dhe Marine, e themeluar nga një nga inxhinierët e GE. Produkti është zhvilluar më tej dhe sot ekziston në formën e një krahu të madh robotik që mund të ngrejë deri në 4500 kg duke përdorur reagime të forcës, duke e bërë atë ideal për industrinë e çelikut.
3. Ekzoskelete të ndërtuara në Institutin Mihailo Pupin në Serbi.
1972 – Eksoskelenet e hershme aktive dhe robotët humanoidë u zhvilluan në Institutin Mihailo Pupin në Serbi nga një grup i udhëhequr nga prof. Miomir Vukobratovich. Së pari, sistemet e lëvizjes së këmbëve janë zhvilluar për të mbështetur rehabilitimin e njerëzve që vuajnë nga paraplegjia (3). Kur zhvillonte ekzoskelete aktive, instituti zhvilloi gjithashtu metoda për analizimin dhe kontrollin e ecjes njerëzore. Disa nga këto përparime kanë kontribuar në zhvillimin e robotëve humanoidë të sotëm me performancë të lartë. Në vitin 1972, në një klinikë ortopedike në Beograd u testua një ekzoskelet aktiv pneumatik me programim elektronik për paralizën e ekstremiteteve të poshtme.
1985 “Një inxhinier në Laboratorin Kombëtar të Los Alamos po ndërton një ekzoskelet të quajtur Pitman, forca të blinduara të forta për këmbësorët. Kontrolli i pajisjes bazohej në sensorë që skanojnë sipërfaqen e kafkës, të vendosur në një helmetë të veçantë. Duke pasur parasysh aftësitë e teknologjisë së asaj kohe, ishte një dizajn shumë kompleks për t'u prodhuar. Kufizimi ishte kryesisht fuqia e pamjaftueshme llogaritëse e kompjuterëve. Për më tepër, përpunimi i sinjaleve të trurit dhe shndërrimi i tyre në lëvizje ekzoskeletore mbeti teknikisht praktikisht i pamundur në atë kohë.
4. Exoskeleton Lifesuit, projektuar nga Monty Reed.
1986 — Monty Reed, ushtar i ushtrisë amerikane, i cili thyen shtyllën kurrizore gjatë hedhjes me parashutë, zhvillon një kostum mbijetesë ekzoskelet (4). Ai u frymëzua nga përshkrimet e kostumeve të lëvizshme të këmbësorisë në romanin fantastiko-shkencor të Robert Heinlein Starship Troopers, të cilin ai e lexoi ndërsa po rikuperohej në spital. Sidoqoftë, Reed nuk filloi punën në pajisjen e tij deri në vitin 2001. Në vitin 2005, ai testoi një kostum shpëtimi prototip 4,8 në garën e Ditës së Shën Patrikut në Seattle, Washington. Zhvilluesi pretendon se ka vendosur një rekord të shpejtësisë në ecje me kostume robotësh, duke mbuluar 4 kilometra me një shpejtësi mesatare prej 14 km/h. Prototipi Lifesuit 1,6 ishte në gjendje të kalonte 92 km të ngarkuar plotësisht dhe të lejohej të ngrinte XNUMX kg.
1990-tani - Prototipi i parë i ekzoskeletit HAL u propozua nga Yoshiyuki Sankai (5), prof. Universiteti i Tsukuba. Sankai kaloi tre vjet - nga 1990 deri në 1993 - duke identifikuar neuronet që kontrollojnë lëvizjen e këmbëve. Atij dhe ekipit të tij iu deshën edhe katër vjet të tjera për të bërë prototipin e pajisjes. Prototipi i tretë HAL, i zhvilluar në fillim të shekullit të 22-të, ishte i lidhur me një kompjuter. Vetë bateria peshonte pothuajse 5 kg, gjë që e bëri atë shumë jopraktike. Në të kundërt, modeli i mëvonshëm HAL-10 peshonte vetëm 5 kg dhe kishte baterinë dhe kompjuterin e kontrollit të mbështjellë rreth belit të përdoruesit. HAL-XNUMX është aktualisht një ekzoskelet mjekësor me katër gjymtyrë (megjithëse disponohet edhe një version vetëm për gjymtyrët e poshtme) i prodhuar nga kompania japoneze Cyberdyne Inc. në bashkëpunim me Universitetin e Tsukuba.
5. Profesor Yoshiyuki Sankai prezanton një nga modelet ekzoskeletore.
Punon afërsisht 2 orë 40 minuta si brenda ashtu edhe jashtë. Ndihmon në ngritjen e objekteve të rënda. Vendndodhja e kontrolleve dhe e makinës në kontejnerë brenda kutisë bëri të mundur heqjen e "çantës së shpinës" aq karakteristike për shumicën e ekzoskeleteve, ndonjëherë që i ngjan një insekti të madh. Njerëzit me hipertension, osteoporozë dhe çdo sëmundje të zemrës duhet të konsultohen me një mjek përpara se të përdorin HAL, dhe kundërindikacionet përfshijnë, por nuk kufizohen në, një stimulues kardiak dhe shtatzëninë. Si pjesë e programit HAL FIT, prodhuesi ofron mundësinë e përdorimit të seancave të trajtimit me një ekzoskelet si për personat e sëmurë ashtu edhe për ata të shëndetshëm. Dizajneri i HAL pretendon se fazat e ardhshme të përmirësimit do të fokusohen në krijimin e një kostumi të hollë që do t'i lejojë përdoruesit të lëvizë lirshëm dhe madje të vrapojë.
2000 - prof. Homayoun Kazeruni dhe ekipi i tij në Ekso Bionics po zhvillojnë një Transportues Universal të ngarkesave njerëzore, ose HULC (6) është një ekzoskelet me valë me një makinë hidraulike. Qëllimi i tij është të ndihmojë ushtarët ndërluftues të mbajnë ngarkesa që peshojnë deri në 90 kg për një kohë të gjatë, me një shpejtësi maksimale prej 16 km / orë. Sistemi u zbulua për publikun në Simpoziumin Dimëror AUSA më 26 shkurt 2009, kur u arrit një marrëveshje licencimi me Lockheed Martin. Materiali dominues i përdorur në këtë dizajn është titani, një material i lehtë por relativisht i shtrenjtë me veti të larta mekanike dhe forcë.
Ekskeleti është i pajisur me gota thithëse që ju lejojnë të mbani objekte që peshojnë deri në 68 kg (pajisje ngritëse). Fuqia furnizohet nga katër bateri litium-polimer, të cilat sigurojnë funksionimin normal të pajisjes me ngarkesë optimale deri në 20 orë. Ekskeleti u testua në kushte të ndryshme luftarake dhe me ngarkesa të ndryshme. Pas një sërë eksperimentesh të suksesshme në vjeshtën e vitit 2012, ai u dërgua në Afganistan, ku u testua gjatë një konflikti të armatosur. Pavarësisht shumë vlerësimeve pozitive, projekti u pezullua. Siç doli, dizajni e bëri të vështirë kryerjen e lëvizjeve të caktuara dhe në fakt rriti ngarkesën në muskuj, gjë që binte në kundërshtim me idenë e përgjithshme të krijimit të saj.
2001 – Projekti i Ekzoskeletonit të Ekstremitetit të Poshtëm të Berkeley (BLEEX), i destinuar fillimisht kryesisht për ushtrinë, është duke u zhvilluar. Në kuadër të tij, janë arritur rezultate premtuese në formën e zgjidhjeve autonome me rëndësi praktike. Para së gjithash, u krijua një pajisje robotike, e ngjitur në pjesën e poshtme të trupit për t'i dhënë këmbëve forcë shtesë. Pajisjet u financuan nga Agjencia e Projekteve të Kërkimit të Avancuar të Mbrojtjes (DARPA) dhe u zhvilluan nga Laboratori i Robotikës dhe Inxhinierisë Njerëzore në Berkeley, një divizion i Departamentit të Inxhinierisë Mekanike të Universitetit të Kalifornisë, Berkeley. Sistemi i ekzoskeletit Berkeley u jep ushtarëve aftësinë për të mbajtur ngarkesa të mëdha me përpjekje minimale dhe mbi çdo lloj terreni, si ushqim, pajisje shpëtimi, pajisje të ndihmës së parë, komunikime dhe armë. Përveç aplikimeve ushtarake, BLEEX aktualisht po zhvillon projekte civile. Laboratori i Robotikës dhe Inxhinierisë Njerëzore aktualisht po heton zgjidhjet e mëposhtme: ExoHiker - një ekzoskelet i projektuar kryesisht për anëtarët e ekspeditës ku ka nevojë për të transportuar pajisje të rënda, ExoClimber - pajisje për njerëzit që ngjiten në kodra të larta, Ekoskelet mjekësor - një ekzoskelet për personat me aftësi të kufizuara aftësitë fizike. çrregullime të lëvizshmërisë së gjymtyrëve të poshtme.
8. Prototipi Sarcos XOS 2 në veprim
текст
2010 – Shfaqet XOS 2 (8) është një vazhdim i ekzoskeletit XOS nga Sarcos. Para së gjithash, dizajni i ri është bërë më i lehtë dhe më i besueshëm, duke ju lejuar të ngrini ngarkesa që peshojnë deri në 90 kg në statike. Pajisja i ngjan një kiborgu. Kontrolli bazohet në tridhjetë aktivizues që veprojnë si nyje artificiale. Ekskeleti përmban disa sensorë që transmetojnë sinjale tek aktivizuesit përmes një kompjuteri. Në këtë mënyrë, funksionimi i qetë dhe i vazhdueshëm, dhe përdoruesi nuk ndjen ndonjë përpjekje të konsiderueshme. Pesha e XOS është 68 kg.
2011-tani – Administrata Amerikane e Ushqimit dhe Barnave (FDA) miraton ekzoskeletin mjekësor ReWalk (9). Është një sistem që përdor elementë të forcës për të forcuar këmbët dhe u lejon personave me paralizë të ngrihen drejt, të ecin dhe të ngjiten shkallët. Energjia sigurohet nga një bateri e shpinës. Kontrolli kryhet duke përdorur një telekomandë të thjeshtë të dorës që zbulon dhe korrigjon lëvizjet e përdoruesit. E gjithë gjëja u projektua nga Amit Goffer i Izraelit dhe po shitet nga ReWalk Robotics Ltd (fillimisht Argo Medical Technologies) për rreth 85 PLN. dollarë.
9 njerëz ecin në ReWalk Exoskeletons
Në kohën e lëshimit, pajisja ishte në dispozicion në dy versione - ReWalk I dhe ReWalk P. E para përdoret nga institucionet mjekësore për qëllime kërkimore ose terapeutike nën mbikëqyrjen e një profesionisti mjekësor. ReWalk P është menduar për përdorim personal nga pacientët në shtëpi ose në vende publike. Në janar 2013, u lëshua një version i përditësuar i ReWalk Rehabilitation 2.0. Kjo përmirësoi përshtatjen për njerëzit më të gjatë dhe përmirësoi softuerin e kontrollit. ReWalk kërkon që përdoruesi të përdorë paterica. Si kundërindikacione përmenden sëmundjet kardiovaskulare dhe brishtësia e kockave. Kufizimi është edhe rritja, brenda 1,6-1,9 m dhe pesha trupore deri në 100 kg. Ky është i vetmi ekzoskelet në të cilin mund të drejtoni një makinë.
10. Ex Bionics eLEGS
2012 Ekso Bionics, e njohur më parë si Berkeley Bionics, zbulon ekzoskeletin e saj mjekësor. Projekti filloi dy vjet më parë me emrin eLEGS (10), dhe ishte menduar për rehabilitimin e njerëzve me shkallë të ndryshme të paralizës. Ashtu si ReWalk, ndërtimi kërkon përdorimin e patericave. Bateria siguron energji për të paktën gjashtë orë përdorim. Seti Exo kushton rreth 100 mijë. dollarë. Në Poloni është i njohur projekti i ekzoskeletit Ekso GT, një pajisje mjekësore e krijuar për të punuar me pacientë neurologjikë. Dizajni i tij lejon ecjen, duke përfshirë njerëzit pas goditjeve në tru, dëmtimet e shtyllës kurrizore, pacientët me sklerozë të shumëfishtë ose me sindromën Guillain-Barré. Pajisja mund të funksionojë në disa mënyra të ndryshme, në varësi të shkallës së mosfunksionimit të pacientit.
2013 – Mindwalker, një projekt ekzoskeletor i kontrolluar nga mendja, merr fonde nga Bashkimi Evropian. Dizajni është rezultat i një bashkëpunimi midis shkencëtarëve nga Universiteti i Lirë i Brukselit dhe Fondacionit Santa Lucia në Itali. Studiuesit testuan mënyra të ndryshme për të kontrolluar pajisjen - ata besojnë se ndërfaqja tru-neuro-kompjuter (BNCI) funksionon më mirë, gjë që ju lejon ta kontrolloni atë me mendime. Sinjalet kalojnë midis trurit dhe kompjuterit, duke anashkaluar palcën kurrizore. Mindwalker konverton sinjalet EMG, domethënë potencialet e vogla (të quajtura mioptenciale) që shfaqen në sipërfaqen e lëkurës së një personi kur muskujt janë duke punuar, në komanda elektronike të lëvizjes. Ekskeleti është mjaft i lehtë, peshon vetëm 30 kg pa bateri. Ai do të mbështesë një të rritur që peshon deri në 100 kg.
2016 – Universiteti Teknik ETH në Cyrih, Zvicër, pret garën e parë sportive Cybathlon për personat me aftësi të kufizuara duke përdorur robotë ndihmës. Një nga disiplinat ishte gara me ekzoskelet në një kurs me pengesa për njerëzit me paralizë të ekstremiteteve të poshtme. Në këtë demonstrim të aftësive dhe teknologjisë, përdoruesit e ekzoskeletit duhej të kryenin detyra të tilla si ulja në një shtrat dhe ngritja, ecja në shpatet, shkelja mbi shkëmbinj (si kur kaloni një lumë të cekët malor) dhe ngjitja e shkallëve. Doli se askush nuk ishte në gjendje t'i zotëronte të gjitha ushtrimet dhe ekipeve më të shpejta iu deshën më shumë se 50 minuta për të përfunduar kursin me pengesa prej 8 metrash. Ngjarja e radhës do të zhvillohet në vitin 2020 si një tregues i zhvillimit të teknologjisë ekzoskeletore.
2019 – Gjatë demonstratave të verës në Qendrën e Trajnimit të Komandove në Lympston, MB, Richard Browning, shpikësi dhe CEO i Gravity Industries, tregoi kostumin e tij reaktiv me ekzoskelet Daedalus Mark 1, i cili bëri një përshtypje të madhe te ushtria, dhe jo vetëm tek britanikët. Gjashtë motorë të vegjël avionësh - dy prej tyre janë të instaluar në pjesën e pasme dhe dy në formën e çifteve shtesë në secilin krah - ju lejojnë të ngjiteni në një lartësi deri në 600 m. Deri më tani, ka karburant të mjaftueshëm për 10 minuta fluturim...
