От RoboCop до RoboAssist: современное состояние индустрии экзоскелетов
Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.
Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.
Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru
Блог компании FirstVDS. В статье Люди-киборги: самые сумасшедшие и высокотехнологические механизации человека мы затронули тему экзоскелетов. В частности, рассказали про российский стартап ExoAtlet, который в 2016 году один из первых в мире выпустил медицинский экзоскелет. Целью основателей стартапа было ускорение процесса реабилитации и улучшение качества жизни пациентов с инсультом, травмами спинного мозга, ДЦП, рассеянным склерозом и прочими болезнями.
Но к моменту выпуска прототипа выяснилось, что рынка экзоскелетов в России нет. Компании пришлось строить его с нуля, привлекая инвестиции, меняя на ходу бизнес-модели и не прекращая исследования.
А что вообще происходит на мировом рынке экзоскелетов? Несмотря на всю шумиху, прогресс в этой области медленный, и обещанные прорывы ещё не осуществились. В этой статье рассмотрим текущее состояние разработки экзоскелетов и проблемы, которые необходимо преодолеть, чтобы полностью реализовать их потенциал.
Общий обзор
Экзоскелеты, когда-то существовавшие лишь в научной фантастике, стали реальностью и быстрорастущей областью исследований и разработок. Их используют в промышленности, медицине, в военной отрасли. Ниже рассмотрим различные типы экзоскелетов.
Управляемые или полнотелые экзоскелеты предназначены для обеспечения пользователю дополнительной силы и выносливости с помощью электродвигателей или гидравлики. Часто используются в строительстве и производстве, где работники поднимают тяжёлые предметы и выполняют повторяющиеся задачи.
Одна из самых впечатляющих разработок в области экзоскелетов с электроприводом — это экзоскелет HAL (Hybrid Assistive Limb), разработанный японской компанией Cyberdyne.
Когда человек намеревается совершить движение, мозг посылает сигналы через нервы к мышцам, необходимым для этого движения. Когда сигналы направляются к мышцам, они просачиваются на поверхность кожи в виде очень слабых сигналов — биоэлектрических сигналов, БЭС. HAL считывает БЭС с помощью электродов, прикреплённых к поверхности кожи пользователя. Основываясь на другой полученной информации, HAL определяет желаемые движения пользователя.
HAL имеет два типа систем управления, которые могут использоваться вместе в зависимости от условий пользователя. Кибернетическая система добровольного управления использует БЭС для выполнения желаемых движений пользователя. Другая — кибернетическая автономная система управления — реализует человекоподобные движения, даже если БЭС не считываются.
Пассивные экзоскелеты не используют двигатели или другие источники внешней энергии. В таких экзоскелетах применяется углеродное волокно и титан для обеспечения поддержки и стабильности суставов и мышц пользователя.
Примеры подобных экзоскелетов — Happyback, Personal Lifting Assist Device (PLAD), Laevo. Они значительно снижают мышечную активность нижней части спины.
Конструкция пассивного экзоскелета
Happyback состоит из стекловолоконных стержней, соединённых грудным ремнём, поясным ремнём и ножными блоками. PLAD, состоящий из эластичных элементов, при наклоне вниз частично поддерживает вес верхней части тела. Laevo — это гибкий экзоскелет, который поддерживает грудь и спину и передаёт часть нагрузки на грудь и ноги.
Гибридные экзоскелеты сочетают в себе особенности как пассивных, так и управляемых экзоскелетов. В них используются двигатели для обеспечения дополнительной силы и выносливости, а также углеродное волокно и титан для обеспечения поддержки и стабильности.
Пример такого экзоскелета — XOS 2, разработанный компанией Raytheon Sarcos. Экзоскелет использует гидравлическую систему для усиления движений пользователя, обеспечивая при этом поддержку и стабильность благодаря используемому алюминию и углеродному волокну. XOS 2 нашёл применение в армии. Весит такой костюм около 95 килограмм.
![ekzoskelet2.png](/files/users/u42559/2023/apr/020423/ekzoskelet2.png)
С 2005 года разрабатываются т. н. мягкие экзоскелеты и экзокостюмы. В отличие от традиционных жёстких они изготавливаются из гибких материалов, например, тканевых. Мягкие экзоскелеты и экзокостюмы можно носить под одеждой. Одним из первых подобных разработок стал Power Jacket, разработанный Mathushita Electric Industrial, материнской компанией Panasonic.
Он предназначен для пациентов, перенёсших инсульт и потерявших способность управлять одной рукой. Один рукав наполнен бесконтактными датчиками, которые отслеживают положение здоровой руки. Другой рукав оснащён 8 воздушными мышцами, которые сокращаются при наполнении сжатым воздухом. Скелет, или даже правильней сказать костюм, подключён к мобильному воздушному компрессору, на котором расположен дисплей управления. Power Jacket представляет собой собственную систему «ведущий-ведомый»: одна рука — телеоператор, а другая совершает движения.
Мягкие экзоскелеты
Рынок
Мировой рынок экзоскелетов — быстрорастущий. По данным IFR World Robotics 2019 Service Robots, в 2018 году было продано 2400 реабилитационных роботов, что на 83% больше, чем в 2017 году, и этот тренд сохраняется. Рост рынка обусловлен факторами старения населения, роста распространённости инвалидности и травм, а также развитием технологий.
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев