Exoskeleton je vonkajší rám, ktorý človeku umožňuje vykonávať skutočne fantastické akcie: zdvíhať závažia, lietať, behať veľkou rýchlosťou, robiť obrovské skoky atď. A ak si myslíte, že takéto zariadenia majú iba hlavní hrdinovia „Iron Man“alebo „Avatar“, tak sa hlboko mýlite. Ľudstvu sú dostupné už od 60. rokov. posledné storočie; a čo viac, môžete sa naučiť, ako zostaviť exoskelet vlastnými rukami! Najprv však prvé veci.
Exoskeleton: Úvod
Dnes si môžete ľahko kúpiť exoskeleton - podobné produkty vyrábajú Ekso Bionics a Hybrid Assistive Limb (Japonsko), Indego (USA), ReWalk (Izrael). Ale len ak máte navyše 75-120-tisíc eur. V Rusku sa zatiaľ vyrábajú iba lekárske exoskelety. Sú navrhnuté a vyrobené spoločnosťou Exoathlet.
Prvý exoskelet bol vyrobený vedcami z korporácií General Electric a United States Military už v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Volal sa Hardiman a mohol voľne zdvihnúť do vzduchu bremeno s hmotnosťou 110 kg. Osoba, ktorá nasadila toto zariadenie v procese, zažila záťaž, akopri zdvihnutí 4,5 kg! Až teraz samotný Hardiman vážil všetkých 680 kg. Preto nebol veľmi žiadaný.
Všetky exoskelety sú rozdelené do troch typov:
- plne robotické;
- pre ruky;
- pre nohy.
Moderné robotické obleky vážia od 5 do 30 kg a viac. Sú aktívne aj pasívne (fungujú len na príkaz operátora). Podľa účelu sa exoskeletony delia na vojenské, medicínske, priemyselné a vesmírne. Zvážte tie najkrajšie z nich.
Najpôsobivejšie exoskeletony našej doby
Poskladanie takýchto exoskeletov vlastnými rukami doma v blízkej budúcnosti, samozrejme, nebude fungovať, ale stojí za to ich spoznať:
- DM (stroj na sny). Ide o plne automatický hydraulický exoskelet, ktorý je ovládaný hlasom jeho operátora. Zariadenie váži 21 kg a je schopné odolať človeku s hmotnosťou do centu. Doteraz slúži na rehabilitáciu pacientov, ktorí nemôžu chodiť pre choroby centrálneho nervového systému alebo iné nervovosvalové ochorenia. Približná cena - 7 miliónov rubľov.
- Ekso GT. Poslanie tohto exoskeletu je rovnaké ako predchádzajúce - pomáha ľuďom s patológiami motorických funkcií nôh. Charakteristiky sú podobné predchádzajúcej, cena je 7,5 milióna rubľov.
- ReWalk. Je navrhnutý tak, aby opäť doprial pohyb ľuďom s ochrnutím dolných končatín. Zariadenie váži 25 kg a je schopné pracovať bez nabíjania 3 hodiny. Exoskeleton je dostupný v Európe a USA za ekvivalent 3,5 miliónarubľov.
- REX. Dnes je možné toto zariadenie kúpiť v Rusku za 9 miliónov rubľov. Exoskeleton dáva ľuďom s ochrnutím nôh nielen samostatnú chôdzu, ale aj schopnosť postaviť sa/sadnúť si, otočiť sa, chodiť po mesiaci, ísť dolu schodmi atď. REX sa ovláda joystickom a môže fungovať celý deň bez nabíjania.
- HAL (Hybrid Assistive Limb). Existujú dve verzie - na ruky a na ruky / nohy / trup. Tento vynález umožňuje operátorovi zdvihnúť váhu 5-krát ťažšiu, než je limit pre osobu. Používa sa aj na rehabilitáciu ochrnutých ľudí. Tento exoskeleton váži iba 12 kg a jeho nabitie vystačí na 1,0-1,5 hodiny.
Ako si vyrobiť exoskeleton vlastnými rukami: James Hacksmith Hobson
Prvým a zatiaľ jediným človekom, ktorému sa podarilo skonštruovať exoskelet v nelaboratórnych podmienkach, je kanadský inžinier James Hobson. Vynálezca zostavil zariadenie, ktoré mu umožňuje voľne zdvihnúť 78-kilogramové škvárové bloky do vzduchu. Jeho exoskeleton funguje na pneumatických valcoch, ktoré sú zásobované energiou kompresorom a zariadenie sa ovláda pomocou diaľkového ovládača.
Kanaďan svoj vynález netají. Ako zostaviť exoskelet vlastnými rukami podľa jeho príkladu, môžete zistiť na webovej stránke inžiniera a na jeho kanáli YouTube. Upozorňujeme však, že hmotnosť zdvihnutá takýmto exoskeletom spočíva výlučne na chrbtici operátora.
DIY exoskeleton:vzorový diagram
Neexistujú žiadne podrobné pokyny, ktoré by vám umožnili jednoducho zostaviť exoskeleton doma. Je však jasné, že bude potrebovať:
- rám, charakterizovaný silou a pohyblivosťou;
- hydraulické piesty;
- tlakové komory;
- vákuové čerpadlá;
- napájanie;
- odolné rúry, ktoré vydržia vysoký tlak;
- ovládať počítač;
- sensors;
- softvér, ktorý vám umožňuje odosielať a konvertovať informácie zo senzorov pre požadovanú činnosť ventilov.
Ako bude toto zloženie približne fungovať:
- Jedno čerpadlo by malo zvýšiť tlak v systéme, druhé by ho malo znížiť.
- Prevádzka ventilov závisí od tlaku v tlakových komorách, ktorého zvýšenie/zníženie bude riadiť systém.
- Pozícia senzorov (proti pohybu končatín): šesť - ruky, štyri - chrbát, tri - nohy, dve nohy (spolu viac ako 30).
- Softvér by mal zabrániť tlaku na senzory.
- Senzorové signály je potrebné rozdeliť na podmienené (informácie z nich sú užitočné, ak bezpodmienečný senzor „nehovorí“o tlaku, ktorý zažíva) a nepodmienené. Podmienenosť / nepodmienenosť týchto prvkov je možné určiť napríklad pomocou akcelerometra.
- Ruky s exoskeletom – tri prsty oddelené od zápästia operátora – aby sa predišlo zraneniu a dodali dodatočnú silu.
- Zdroj energie sa vyberie po zostavení a skúšobnom testovaní exoskeletu.
Robot zatiaľ vyhovujelen v oblasti rehabilitácie, už začínajú vstupovať do nášho života. Existujú vynálezcovia, ktorí sú schopní postaviť takéto zariadenie mimo laboratória. Je celkom možné, že v blízkej budúcnosti bude každý študent schopný zostaviť exoskelet Stalker vlastnými rukami. Už teraz je možné predpovedať, že takéto systémy sú budúcnosťou.
