Технологии врываются в нашу жизнь, меняя ее до неузнаваемости. И то, что еще десять лет назад казалось невозможным и фантастичным, сегодня постепенно становится частью нашей повседневной жизни.
Одним из таких решений стали экзоскелеты — устройства, предназначенные для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей.
Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях.
Эксперты подчеркивают, что на данный момент разработки экзоскелетов находятся в начальной стадии, предстоит еще много работы для их усовершенствования. На рынок выходит лишь незначительная часть разработок.
Однако уже сейчас экзоскелеты применяются во многих сферах и имеют потенциал для еще более широкого применения.
Ниже мы расскажем о применении экзоскелетов подробнее.
Промышленность
Многие профессии являются тяжелыми для человеческого тела, особенно в области промышленного производства, логистики и сельского хозяйства.Экзоскелеты могут играть очень важную роль в этой области, предотвращая перегрузку, снижая боль и устраняя проблемы со здоровьем.
По мнению экспертов, вопросы здравоохранения и потери работоспособности являются основными причинами использования экзоскелетов в промышленности.
Рабочие, которые сталкиваются с перегрузками на рабочем месте, могут стоить компаниям США по меньшей мере $15 млрд ежегодно.
Потерю работоспособности сложнее оценивать, однако и она добавляет расходов.
Согласно оценке немецких экспертов, снижение производительности труда, связанное с проблемами со спиной у работников, стоит экономике страны €10 млрд в год.
По оценке британского научно-исследовательского института Work Foundation, 44 млн европейцев, то есть почти четверть всей рабочей силы, страдают от той или иной формы скелетно-мышечных нарушений.
Несомненно, эти проблемы помогает решить использование экзоскелетов.
Увидев хорошую возможность, швейцарский стартап Noonee начал исследования по улучшению условий работы с помощью системы Chairless Chair.
Разработка представляет собой сидячий экзоскелет для людей, которые работают на линии производства.
Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы. В 2013 году экзоскелет испытали с помощью немецкого автопроизводителя Audi.
На сегодняшний день среди компаний, которые уже применяют их, можно назвать следующие: автопроизводители BMW, Ford, Honda, и Hyundai; производители электроники Mitsubishi, Panasonic, Samsung, и Siemens; транспортные и логистические компании AT, Geodis, и Pon, производители оборудования управления микроклиматом Rensa, WTH, и Vebego, а также строительная компания Hankamp Gears.
Военное дело
В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Реальность, конечно же, более прозаична, однако экзоскелеты не менее важны для солдат и их здоровья.
Характер военных травм и ранений требует применения экзоскелетов, имеющих примерно те же функции, что и в гражданских вариантах.
Однако важным именно для военного дела является снижение веса экзоскелета. Современные солдаты переносят от 40 до 300 кг.
А современные экзоскелеты позволяют им переносить в 17 раз больше нормального веса, так как вес ощущается менее тяжелым, чем он есть на самом деле.
Новые поколения экзоскелетов позволят солдатам переносить еще больше.
Так, в США компания Lockheed Martin является лидером в разработках такого рода экзоскелетов.
Медицина
Фото:MacDill AFB
Экзоскелеты используются профессионалами в реабилитационных центрах, где пациентам помогают выполнять упражнения. За счет использования экзоскелетов можно также получить необходимые данные и точно контролировать движения пациентов.Одним из лидеров в этой сфере является швейцарская компания Hocoma, представившая в 2001 году роботизированную беговую дорожку Lokomat, ставшую результатом многолетних исследований в Университетском госпитале Балгрист в Цюрихе.
Робот используется для тренировок пациентами, перенесшими инсульт, получившими травмы спинного и головного мозга, страдающими от склероза или болезни Паркинсона.
Оборудование состоит из системы поддержки тела, которая позволяет пациентам удерживать собственный вес, беговой дорожки, скоб для передвижения ног и устройства виртуальной реальности. С тех пор компания начала заниматься также лечением болей в пояснице и терапией проблем подвижности рук.
Еще одна компания Aura Innovative Robotics из Мадридского политехнического университета, в свою очередь, стремится помочь в реабилитации пациентов с травмами плеч.
Экзоскелет Orte сможет оценивать степень серьезности травмы и содействовать в выполнении реабилитационных упражнений за счет сенсоров движения и силы.
Российская компания «ЭкзоАтлет», которая занимается разработкой и производством медицинских экзоскелетов для реабилитации, в июне 2016 года получила регистрационное удостоверение Росздрава на свою продукцию.
Компания продает свои экзоскелеты, а также проводит клинические исследования в Национальном хирургическом медицинском центре (НМХЦ) им. Н.И. Пирогова.
Спорт
Помимо прочего, экзоскелеты используются в спорте. В рамках Cybatholon, первого чемпионата для спортсменов с ограниченными возможностями, который прошел в Швейцарии 8 октября 2016 года с участием и российской команды, прошла гонка с использованием экзоскелетов.
Помимо этого, экзоскелеты могут использоваться в экстремальных видах спорта, в частности, в горнолыжном спорте и сноубординге.
Эти виды спорта известны тем, что дают очень большую нагрузку на колени, и многие компании работают над тем, чтобы снизить нагрузку на суставы с помощью технологии экзоскелетов.
Roam Robotics - компания, которая разработала костюм, позволяющий смягчить нагрузку на суставы и облегчить движения по откосам.
В настоящий момент этот костюм можно брать в аренду, но он пока недоступен для продажи.
Дистанционное управление
В 2014 году на выставке в Германии было представлено еще одно важное применение экзоскелетов. Лаборатория ESA продемонстрировала экзоскелет, позволяющий дистанционно управлять роботом.
Вес экзоскелета – всего 10 кг, при этом он имеет возможность управлять роботом на расстоянии 400 км.
Робот полностью повторяет движения человека, который надел экзоскелет. Сигналы посылаются с помощью обычной сети мобильной связи.
По мнению разработчиков, эта технология имеет огромный потенциал, так как позволит проникать в те места, куда человеку проникнуть невозможно – как, например, для ликвидации последствий аварии на атомном реактора.
Ученые уже давно работали над тем, чтобы можно было отправлять роботов вместо людей в районы аварий и катастроф, однако до сих пор остро стоял вопрос наличия электричества и сетей коммуникации.
Новый экзоскелет работает на батареях и передает сигналы по мобильной связи. Таким образом, он может работать даже в таких районах, где разрушена инфраструктура. Пока робот получает сигналы по мобильной связи, он работает.
Важно отметить также и то, что робот передает то, что он «чувствует» оператору, который носит экзоскелет.
Эта сенсорная информация также очень важна, чтобы справиться со сложными ситуациями. Так, например, необходимо по-разному действовать, если нужно сдвинуть камень или вытащить из-под завалов человека.
Космос
Из предыдущего пункта логически следует возможность применения экзоскелетов в космосе, когда необходимо взять материалы на пробу или попасть в труднодоступные для человека районы. Устройство X-Arm-2 Exoskeleton было разработано Европейским космическим агентством для управления эргономичным тактильным роботом. Отдача и реакция робота направляются оператору для улучшения контроля.
Подобные устройства позволяют человеку выполнять необходимые операции, находясь на значительном расстоянии от места действия, при этом робот выполняет все необходимые действия с поразительной точностью.
Применение подобных устройств в космосе расширит возможности человека.
