Экзоскелеты. Экзоскелет - это мобильная, носимая, роботизированная, электрифицированная или механизированная структура, разработанная для дополнения физических возможностей пользователя. Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. Сообщается, что экзоскелеты для медицинских работников, выполняющих длительные операции, являются настоящим спасением, учитывая огромную нагрузку на опорно-двигательную систему при длительном стоянии. В случае экзоскелета членистоногих беспозвоночных экзоскелет образован соединением под названием хитин, который представляет собой достаточно твердый полисахарид, обеспечивающий защиту этого вида животных, а в свою очередь. Экзоскелет ProEXO разработан для оптимизации процессов на производстве и позволяет выполнять широкий перечень операций, повышая до двух раз производительность труда в компаниях, где используется физический труд.
Почти робокопы. Как экзоскелеты помогают в реабилитации инвалидов
Экзоскелет — это технологический механизм, предназначенный для восполнения утраченных функций человека, а также для усиления его мышечных способностей. В России экзоскелеты испытывают на горно-металлургическом комбинате «Норильский никель», ими интересуются в добычном дивизионе Росатома — АО «Атомредметзолото», в вертикально интегрированных холдингах черной металлургии, например «Северстали». бионический экзоскелет, который позволяет людям с двигательными нарушениями в нижних конечностях достигать вертикального положения и ходить. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг. Экзоскелет, выполненный из легкого углепластика, разгружает опорно-двигательный аппарат при переноске грузов весом до 50 кг и повышает физические возможности бойца. «По предварительным расчетам, наши экзоскелеты будут стоить как минимум втрое дешевле, чем существующие на рынке аналоги», — сказал руководитель исследовательской группы и магистерской программы «Роботизированные беспилотные системы и эргономика».
Сильнее, выше, быстрее. Топ-10 экзоскелетов
В интервью ITMO. NEWS Алексей рассказал, как, еще будучи школьником, сделать свой первый экзокостюм в гараже из проволоки и чем разработка может быть полезна МЧС и страйкбольным фанатам. Алексей Ледюков в экзоскелете. NEWS — Расскажи, пожалуйста, как вообще появилась идея создать экзоскелет. А потом захотел сконструировать что-то более сложное и решил попробовать сделать экзоскелет. Начал смотреть ролики на YouTube, сделал макет из бумаги. Мне помогал дедушка — с ним мы в гараже сварили первый каркас из проволоки. Вручную делали каждую деталь, замеряли, ставили метки маркером, потом приваривали. И так, постепенно, собирался первый «Франкенштейн». У того костюма везде были сварочные швы, так что смотрелся он жутковато.
К тому же экзоскелету не хватало жесткости, так как он был сделан из вязальной проволоки. Когда я его разобрал, то увидел, что спина из-за нагрузок выгнулась. Я учел эти ошибки при разработке второго костюма — усилил каркас, добавил новые точки подвижности. Всего с дедушкой мы сделали два варианта, я конструировал как пассивные, так и активные экзоскелеты. Сейчас я разрабатываю уже пятый активный костюм. Чем они отличаются? Такие костюмы есть, например, в армии и на промышленном производстве. А пассивный костюм разгружает и лишь частично переносит вес, который берет на себя человек.
После того как диагностическая функция устройства будет отработана, инженеры займутся его настройкой для коррекции походки. Для этого в конструкцию скелета включены моторы. Если пациент ходит неправильно, двигатели будут корректировать его движения. В конечном счете задача пользователя будет сводиться к тому, чтобы моторы при ходьбе ему не мешали. Это будет происходить интуитивно, поэтому специальное обучение пациента не требуется.
Следует отметить, что экзоскелет для бега — это именно вспомогательное устройство, что отличает его от медицинских экзоскелетов, которые помогают восстановлению двигательных функций и координации после травм и заболеваний. Может применяться почтальонами, курьерами, военными. Медицинские экзоскелеты Можно выделить одну общую категорию — медицинские экзоскелеты, внутри которой существует разделение на подкатегории. Это, как и в случае с моделями для производства, пассивные и активные устройства, а также на портативные вспомогательные и стационарные лечебные тренажеры. Портативные экзоскелеты выполняют роль протезирующую искусственного восстановления утраченных функций, выполнения их вспомогательным устройством , а стационарные — реабилитирующую восстановления естественных возможностей самого организма. Фото: hocoma. Фото: robogeek. Бедренные и коленные суставы сгибаются и разгибаются двумя электродвигателями на каждую ногу. Устройство выдерживает вес пользователя, которому, возможно, всё равно потребуются костыли для сохранения равновесия. На пульте управления расположены кнопки для активации шагов и установки темпа: быстрая ходьба, медленная ходьба, подъем по ступенькам, остановка и т. Экзоскелеты для военных Возможно, в ближайшем будущем мы увидим серийную версию экзоскелета, которая превращает солдата в персонажа из вселенной Marvel. Однако в настоящее время разрабатываются экзоскелеты для военных, которые призваны снизить уровень нагрузки при передвижении на длительные дистанции с высокой нагрузкой.
Что ощущаешь, поднимая, например, 20-литровую канистру с водой? Именно по ним вычисляется скорость и направление движения привода. Костюм не оказывает никакого сопротивления, он двигает приводы в ту же сторону, откуда идет сигнал от датчиков. Сигнал обрабатывается и открывает-закрывает клапаны, идущие к приводам экзокостюма. Затем, когда человек берет груз, изменяется вектор движения. Соответственно, костюм это «понимает» и старается компенсировать прикладываемое усилие. Когда в руке груз, то человек будет ощущать его, но при этом мышцы не будут напрягаться. Детали экзоскелета. NEWS Детали экзоскелета. NEWS — Кто сможет носить костюм? Этот костюм довольно подвижный, для заводских нужд такие характеристики не нужны, на производстве достаточно просто уметь поднимать грузы и быть достаточно мобильными. А вот для сотрудников МЧС костюм будет хорошим подспорьем. Например, та же тяжелая техника не может проехать в разрушенное здание, пока спасатели не разберут завалы. Кроме того, костюм сам по себе будет служить защитой от падающих обломков или, допустим, высокой температуры, если сделать его огнеупорным. В МЧС знают о нашей разработке — они предлагали протестировать экзоскелет на испытательном полигоне. NEWS — Сколько человек сейчас входит в команду разработчиков? Кто и чем занимается? Наша команда состоит из шести человек: каждый выполняет свою роль.
Что такое экзоскелеты?
Заказчики ProEXO смогут в дальнейшем также приобрести дополнительные компоненты к имеющимся комплектам — например, для превращения пассивной конструкции в активную. Проект является победителем программы « Вектор » академии Ростеха по подготовке технологических лидеров. Экзоскелет ProEXO, вид с обеих сторон «Комплекс как средство индивидуальной защиты не требует времени на внедрение — «надел и работаешь», — сказал заместитель генерального директора по специальным проектам «РТ-Доверенные платформы РК» Максим Скоков. Конструкция ProEXO не сковывает естественные движения сотрудника, его можно носить под штатной рабочей одеждой. Исполнение экзоскелета может быть пассивным — для защиты опорно-двигательного аппарата сотрудника от перегрузок, или активным — со встроенными приводящими элементами моторами , которые берут на себя большую часть физических усилий. Экзоскелет ProEXO, применение для разных типов работ Как рассказали CNews в компании, экзоскелет помогает выполнить более 11 производственных операций, в том числе, при производстве погрузочных и разгрузочных работ.
Разворот на месте происходит по команде инструктора, костюм сам переносит центр тяжести и дает команду мышцам. Экзоскелет весит под тридцать килограммов, но для параолимпийского чемпиона Виталия Данилова это не тяжесть, а наоборот фактор силы, ведь он снова может ходить. Хочется двигаться больше и больше", — заметил победитель паралимпийских игр Виталий Данилов. Инновационное решение этого прототипа в его модульности.
Экзоскелет как трансформер принимает любую форму в зависимости от диагноза пациента. Широкий диапазон реабилитации — безусловный плюс экзоскелета. Единственный минус — цена в пять, а то и шесть миллионов рублей. Такие прототипы, как правило, есть только у современных многопрофильных больниц. Пока одни производители помогают встать на ноги больным, другие хотят протянуть руку помощи здоровым.
Источник: spectrum. Активные Активные экзоскелеты оснащены приводами, которые получают энергию от источников питания, закрепленных на самом экзоскелете. Эти устройства, обычно с электрическими сервоприводами также возможно применение пневматики и гидравлики , многократно увеличивают прилагаемую силу воздействия оператора на объекты и его выносливость, так как прилагаемые для управления экзоскелетом усилия минимальны. Контроллеры экзоскелета могут программироваться макросами задач — последовательными сочетаниями движений, разными для разных целей. При изменении нагрузки или положения в роботизированной системе возникает ответная реакция, учитывающая поднимаемый вес и углы наклона, для поддержки оператора. При этом автоматическая система следит, чтобы суставы экзоскелета поворачивались под нужным углом, а недопустимые углы обычно ограничены еще и механически, самой конструкцией. Пассивные Пассивные экзоскелеты — это устройства, которые не требуют источника энергии для функционирования. Принцип их действия основан на базовых законах механики: за счет применения противовесов и рычагов, пассивный экзоскелет перераспределяет нагрузку на части тела. Фото: Media. Оба типа устройств состоят из рамы, которая накапливает упругую энергию при наклоне вперед, которая затем помогает человеку продлить рабочее положение с наклоном вперед или снова выпрямить тело при поднятии предмета. Рама BNDR покрывает туловище и таз и поддерживается верхней частью ног и грудью. Рама PLAD поддерживает распределение нагрузки между позвоночником, плечами, тазом и ступнями.
Например, совместная разработка корпорации «Ростех» и МГУ для военных. Рядом с коленями установлены моторы, которые помогают бойцу с тяжелым рюкзаком преодолевать неровности и препятствия. А какой из моторов и когда включить, подсказывают сенсоры. Новых возможностей экзоскелеты дают уже массу — вопрос теперь только в том, чтобы цены на них снижались. Картина дня.
6 применений экзоскелетов сегодня и в ближайшем будущем
В фильмах часто показывают, что экзоскелеты способны сделать из человека настоящего супергероя, который может прыгать на здания, бегать быстрее автомобиля и быть пуленепробиваемым. Военные новости. С помощью российского экзоскелета можно свободно ходить по дому и даже гулять с собакой в парке. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений.
Передовые экзоскелеты: восстановление моторных функций с помощью новейших технологий
Алгоритмы управления экзоскелетом в автоматическом режиме воспроизводят максимально естественный для пациента паттерн ходьбы, что существенно ускоряет восстановление двигательной и нервной активности. Алгоритмы управления экзоскелетом в автоматическом режиме воспроизводят максимально естественный для пациента паттерн ходьбы, что существенно ускоряет восстановление двигательной и нервной активности. Уже в этом году в российские вооруженные силы начнет поступать первый серийный экзоскелет ЭО-01.02 производства компании «ГБ Инжиниринг». службой Ростеха. Экзоскелет – это устройство, которое используется для снижения нагрузки на опорно-двигательную систему человека и для минимизации рисков получения травм в процессе выполнения человеком сложных физических действий.
Экзоскелеты на службе у человека
Именно 1890-х годах Николай Янг — российский инженер и конструктор, живший в Америке, запатентовал около десятка собственных чертежей и идей своеобразных приспособлений, которым можно было бы дать название «механический экзоскелет», ориентированных на военную сферу применения. Его проекты, будь они реализованы, должны были помогать солдатам ходить, бегать и прыгать с большей скоростью и легкостью. Также можно было бы использовать их для поднятия тяжестей. Впрочем, разработки Янга в области первых костюмов Железного человека так и не увидели свет, а сам инженер скорее известен изобретением автоматического механизма, подающего воду в паровые котлы, — так называемого «Друга кочегара». Однако идею создать экзоскелет будущего, дающий своему хозяину сверхспособности не за счет каких-то магических и мистических свойств, а исключительно силой технологий, ученые и инженеры не забросили. Слишком уж заманчиво она звучала, и особенно в период расцвета технологического бума в середине XX века, который спустя десятилетия подарил нам смартфоны и роботы-пылесосы. Конечно, первые сигналы по-прежнему приходили из области культуры человеку свойственно проверять живучесть своих теории абстрактно. Так, в 1963 году Marvel Comics впервые создала своего «Железного человека», которого сейчас широкая публика знает в первую очередь по фильмам.
В тот же год Роберт Хайнлайн, один из известнейших писателей-фантастов, выпустил книгу «Звездный десант», герои которой, проживая в будущем, использовали боевой экзоскелет так же легко, как мы используем обычную одежду. Как работает экзоскелет Спустя всего два года после этих событий разработкой собственного экзоскелета решил заняться Пентагон, проект которого подразумевал создание роботизированного костюма, способного поднимать тяжелые грузы, защищать солдата от пуль, кислоты, радиации и ядовитого газа. Параллельно с ним компания General Electric занималась разработкой похожего, но облегченного костюма 5,5 кг , который бы управлялся человеком изнутри. Понятное дело, первые прототипы были совершенно непрактичными, тяжелыми и не всегда работали. Но исследователей это, конечно, не останавливало, и разработки продолжались. Спустя почти 20 лет, в 1980 году, ученые Лос-Аламосской лаборатории представили доработанные чертежи будущего экзоскелета, но проект, к сожалению, так и остался на бумаге. Он по-прежнему обладал рядом серьезных недостатков и не мог быть реализован: технологий того времени было недостаточно для того, чтобы создать такую сложную конструкцию.
Компьютеры были медленными, и обработка команд занимала огромное количество времени; а сами костюмы получались громоздкими, невероятно медленными и нефункциональными. Только в 2000 году военные разработки США начали показывать первые успешные и перспективные результаты. Оборонное агентство DARPA при Пентагоне потратило более 75 миллиардов долларов на производство полноценного экзоскелета, призванного дополнить человеческое тело и повысить его производительность. Принцип работы экзоскелета должен был позволить солдатам без проблем переносить тяжелейшие грузы, крупные орудия и раненых однополчан. Однако проект не был позитивно воспринят американским обществом, которое не видело смысла тратить столько бюджетных средств на невыполнимый, по их мнению, план. Резонанс был довольно серьезным.
Следовательно, остальные два человека в этот момент могут выполнять другую работу.
Это наглядно показывает, что использование экзоскелетов помогает высвобождать человеческие ресурсы, повышать эффективность и производительность работников. Снижение количества травм на производстве. Неожиданная судорога, усталость — все это может привести к тому, что работник уронит тяжелый предмет и получит травму. Экзоскелет помогает избежать подобных ситуаций. Снижение риска возникновения профессиональных заболеваний. Из-за постоянных физических нагрузок на производстве в том числе переноса тяжелых предметов, постоянной работы с поднятыми руками и т. Благодаря экзоскелету уровень нагрузки на тело человека при выполнении указанных манипуляций значительно снижается, что позволяет свести к минимуму вероятность возникновения профессиональных заболеваний.
Немного статистики «Несмотря на стремительную автоматизацию производства, ручной труд в промышленности все еще играет огромную роль. Согласно данным Росстата, сейчас в России на тяжелых физических операциях задействовано около 5 миллионов человек. При этом вредные или опасные условия труда наносят колоссальный ущерб как здоровью людей, так и бизнесу: по данным ВНИИ Труда, только в 2018 году компании выплатили сотрудникам в качестве компенсации более 116 миллиардов рублей. Вместе с издержками из-за потерь рабочего времени, выплат по страховым случаям и досрочным пенсиям годовой ущерб экономике достиг 1,67 триллионов рублей». Все приведенные выше факты подтверждают важность данных устройств на современных предприятиях. Становится понятно, что давно назрела необходимость их повсеместного ввода в эксплуатацию на производствах для облегчения тяжелого труда людей, уменьшения количества травм и повышения эффективности работы как всего производства, так и отдельных сотрудников. Виды экзоскелетов Если говорить о видах промышленных экзоскелетов, то лучшим вариантом является их классификация по принципу работы.
Исходя из нее, можно выделить: Экзоскелеты с автономным источником питания, или активные. Это механизмы, использующие электрический кабель подключения для запуска датчиков и активаторов. Статические экзоскелеты. Это механизмы, которые имеют статичный каркас, к которому подключено основное устройство, которое использует человек, и кабели питания. Такие экзоскелеты используются в медицине для восстановления опорно-двигательного аппарата. Динамические экзоскелеты. Механизм действует по принципу автономного экзоскелета, с тем отличием, что его энергоснабжение организовано через кабель, который крепится на стационарной раме или рельсе, это территориально ограничивает область его применения в то время, когда он подключен к питанию.
Когда экзоскелет полностью заряжен, область его применения ничем не огранивается. Пассивные экзоскелеты. Они не имеют электрического источника питания. Могут быть использованы для перераспределения веса, аккумулировании энергии например, улучшения эффективности ходьбы , амортизации.
Источник: Софья Ковалева Разработку продумывали для людей с черепно-мозговыми травмами, с рассеянным склерозом и для пациентов, перенесших инсульт. Модель называется «Экзоатлет-про». Она оснащена встроенной системой нейростимуляции.
Аппарат создан для абилитации — адаптации, обучения жизни с утраченными двигательными функциями, а также реабилитации — восстановления утраченных функций. Он представляет собой индивидуальный корсет с металлической конструкцией и резинками. Все механизмы работают без батареек, по принципу тяги.
В экзоскелете пациент может делать такие движения руками, которые раньше ему были не по силам. В результате при благоприятных прогнозах мозг человека запоминает полученные сигналы и спустя время может воспроизвести их уже самостоятельно. Когда он сам себя из болота за волосы вытащил. А фразу одного из известных основателей физики "Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир" помните? Вот принцип точно такой же. Мы находим точку опоры, переносим ее в определенное место тела человека и при помощи рычагов, пружинок, резинок заставляем вытаскивать его собственную руку из болота". Большая часть работ была посвящена экзоскелетам нижних конечностей. Мы взялись за экзоскелет верхних конечностей и постарались претворить его в жизнь. Это было сложно, но это получилось" — так Александр Воробьев объясняет, почему вместе с коллегами бросил все силы именно на экзоскелет рук. Оба изобретателя уверяют: несмотря на то, что сам по себе термин "экзоскелет" для науки не новый, в настоящее время заменить "Экзар-34" можно, разве что переселив больного в воду или в космос.
Сегодня "Экзар-34" помог уже нескольким сотням пациентов с синдромом верхнего вялого пара-монопареза, который вызывается множеством заболеваний. За "новыми руками" в Волгоград приезжали не только из разных городов России, но и из-за рубежа. Волгоградские ученые говорят, что производственные мощности их центра нужно увеличивать: по их подсчетам, только в одной нашей стране экзоскелет мог бы изменить жизнь около 10 млн человек. Как делают "Экзар-34"? Кто-то может подумать, что в Волгограде изготавливают экзоскелеты на заводе, выпуская их с конвейера по одному в минуту. Это далеко не так. Это не совсем правильно. В зависимости от потребностей конкретного человека создается конструкция, которая подходит именно ему не только по размеру, но и по функциям", — отмечает Федор Андрющенко. Мне посчастливилось не только побывать на финальной примерке уже готового "Экзара" — я присутствовала при первом знакомстве с разработчиками их нового пациента и даже поучаствовала в изготовлении экзоскелета. Булат зашел в кабинет врачей.
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
| Экзоскелеты на службе у человека - Investlab | Экзоскелет – это удобный механизм, который может быть применим в самых разных областях. |
| Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих - МК | Это погрузочный экзоскелет, с помощью которого человек может поднимать тяжести – 48 килограммов на каждую руку. |
Мишустину в Норильске показали экзоскелет для рабочих
В последние годы экзоскелеты стали широко применяться в медицине и индустрии, предоставляя уникальные возможности для восстановления мобильности и повышения производительности труда [1]. В данной статье рассмотрим применение экзоскелетов. Первый аналог экзоскелета как механизма был предложен русским изобретателем Николасом Ягиным (в документе он упоминается как «подданный Российской империи Николас Ягн») еще в 1890 году. Экзоскелет — это роботизированный костюм, который может дополнить функции человека, повышая его эффективность и физические (в фантастических планах на будущее, впрочем, даже ментальные) способности.
Реальный помощник или дорогая игрушка: на что способны современные экзоскелеты
Летать словно птицы, а тяжести поднимать не хуже слона! Эти сверхспособности дарят наши ученые. Разработку промышленных экзоскелетов изучил Андрей Негру. Что такое экзоскелет В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц". Экзоскелет: от фантастики к реальности Информационные материалы и новости категории "Здоровье" Статьи и публикации портала DISLIFE. Специально для цеха электролиза меди (ЦЭМ) Медного завода в конце 2023 года приобрели 52 экзоскелета пассивного типа. первые российские промышленные экзоскелеты, успешно применяемые на крупнейших предприятиях Exorise - это доказанная эффективность решений и уникальные запатентованные технологии.