Экзоскелеты в шкафах

Тяготы службы станут легче

Испытания нового американского экзоскелета для оснащения военнослужащих в условиях, приближенных к боевым, состоятся в течение двух лет. Об этом сообщает американский еженедельник «Дифенс ньюс» со ссылкой на заявление представителей Управления перспективных исследований и разработок DARPA (Defence Advanced Research Project Agency).

Экзоскелет представляет собой независимое электромеханическое устройство, которое приводится в действие одним человеком. Оно способно существенно увеличить носимый груз, уровень мобильности и точности. Концепция экзоскелета не является новшеством, однако применение последних достижений в области цифровой обработки данных, миниатюрных датчиков и устройств контроля существенно облегчает задачу разработчиков.


Конечный опытный образец позволит сократить давление на военнослужащего груза массой 40 килограммов на 25 процентов. Экзоскелет позволит солдату без экипировки и снаряжения пробежать одну милю за четыре минуты. По мнению экспертов, американская армия будет массово оснащаться этим оборудованием через 10–15 лет.

Догонит ли скелет марокканца

Программа «Уорриор Веб» (Warrior Web – WW), разрабатываемая DARPA, охватывает всех американских военнослужащих. Однако большая часть испытаний девяти опытных образцов в первой фазе программы и четырех образцов на втором этапе проходит в центре сухопутных войск SPEAR (Soldier Performance and Equipment Advanced Research), расположенном на Абердинском полигоне (Мэрилэнд).

Уже через три года после начала программы WW военнослужащие проводят ее полевые испытания, перемещаясь с рюкзаком массой 32 килограмма в лесу. Они отмечают как достоинства системы, так и ее недостатки, например трение. Представители DARPA и сухопутных войск (СВ) США сообщают, что в целом получают позитивные отзывы, особенно после того, как солдаты привыкают к новым костюмам. Изучается возможность не только обеспечения комфортного ношения экзоскелета, но и повышения его эффективности и массы носимого груза.

Требования к опытным образцам экзоскелетов являются достаточно гибкими, что позволяет внедрять различные инновации. Однако окончательная версия, как предполагается, будет напоминать гидрокомбинезон, в котором установят систему для эффективного взаимодействия экзоскелета и человеческих мышц.

В опытном образце «Софт экзосьют» (Soft Exosuite) разработки гарвардского института WBIE (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) применена технология подвижных блоков для симуляции движения ноги. Особое внимание в нем уделяется поддержке бедра и голеностопного сустава. Как отметил представитель института, именно они выполняют основные движения в работе ноги при ходьбе. При конструировании экзоскелета были достигнуты успехи в области метаболизма, а также сокращен объем работы мышц.

Экзоскелеты в шкафах«Софт экзосьют» был испытан на Абердинском полигоне в начале октября прошлого года. Тестирование последнего образца – «Эйр легз» (Air Legs) разработки университета Аризоны завершаются. В этом экзоскелете вместо подвижных блоков применяется давление воздуха. В настоящее время разработчики «Эйр легз» добились снижения давления груза на военнослужащего примерно на 10 процентов. Они сообщили, что в случае достижения требуемого показателя облегчения нагрузки на 25 процентов солдат сможет пробегать одну милю за четыре минуты, это немногим уступает мировому рекорду, установленному марокканцем Хишамом Эль-Герружем в 1999 году (3 мин. 43,13 сек.).

По мнению экспертов, проблемы в проведении замеров с учетом метаболизма существенно задержат поставки экзоскелетов в войска. Они отмечают индивидуальную походку каждого человека, что делает затруднительным сбор, анализ данных и составление четких выводов. Эксперты полагают, что испытание образцов с участием нескольких разных людей и последующее сравнение результатов не является корректной методикой.

Одна из целей DARPA – создание экзоскелета, который под униформой могли бы носить 90 процентов военнослужащих. В случае адаптации этого оборудования к оператору необходимо также разработать соответствующую методику обучения. По мнению экспертов, этого невозможно достичь при ограничении исследований только университетскими лабораториями.

Согласно заявлению DARPA от 2013 года улучшение основных показателей экзоскелета не единственная цель программы. Костюм должен функционировать без участия человека и автоматически адаптироваться к скорости и типу передвижения. Предполагается, что экзоскелет будет легким, вентилируемым и удобным в ношении, а также способным обрабатывать биометрические данные без подключения внешней ЭВМ. Костюм защитит мышцы и суставы военнослужащего от повреждений. Ожидается, что он сможет поддерживать тело человека при потере подвижности.

По условиям конкурса образцы должны соответствовать трем из четырех этих требований, при этом от окончательного варианта требуется выполнение первых трех функций. Проведение испытаний в условиях, максимально приближенных к боевым, запланировано на 2016 год. После завершения разработок руководство трех видов войск США определит, какие солдаты получат экзоскелеты, и установит порядок их применения.

Для промышленности и медицины

Аналогичными разработками занимаются и европейские компании. В частности, компания «Сажем» (Sagem), входящая в группу «Сафран» (Safran), подписала соглашение с лабораторией Percro (Perceptual Robotics Laboratory) из итальянского университета «Сант-Анна скул оф эдвэнсд стадиз оф Пиза» (Sant'Anna School of Advanced Studies of Pisa) по совместному проектированию экзоскелета. Французы будут отвечать за оценку с точки зрения физиологии человека и биомеханики. «Сант-Анна скул оф эдвэнсд стадиз оф Пиза» в свою очередь сосредоточится на исследованиях в области контроля, прикладной механики и мехатроники. Совместная работа должна привести к началу сборки опытных образцов в 2017 году. «Сажем» планирует применять свои наработки в области автономных источников питания, управления техникой и технологий стабилизации. Финансирование проекта будет осуществляться за счет общеевропейской научной программы «Хорайзон-2020» (Horizon 2020), а также средств группы «Сафран».

Технологии экзоскелета найдут множество применений, например при создании средств первой помощи и спасения в условиях природных катастроф. Соответствующие протезы могут быть использованы для улучшения состояния людей с ортопедическими травмами различной степени тяжести. Экзоскелет, возможно, упростит разработку кооперативной роботизированной схемы в промышленности, повысит массу переносимых грузов, поднимет уровень безопасности.

Для «Сафран» и ее дочернего предприятия «Сажем» европейские программы типа упомянутой выше предоставляют широкие возможности налаживания сотрудничества с Италией в области высокотехнологичных разработок, которые зачастую включают в себя создание продукции двойного назначения. Подобные совместные проекты (например по созданию самолета-заправщика А400М или вертолета NH90) обеспечивают к тому же развитие малого бизнеса стран-участниц.

Китайская штучка


Свой вариант экзоскелета разрабатывает КНР. В Китае создан опытный образец, который может стать основой будущего «костюма» солдата XXI века, пишет китайская газета «Цзефан цзюньбао».

В главном госпитале Нанкинского военного округа, на базе которого был разработан экзоскелет, прошли его испытания. При тестировании опытной модели неподготовленному человеку предлагалось перенести на несколько десятков метров 35-килограммовый ящик с боеприпасами, преодолеть ряд препятствий. Испытуемый прекрасно справился с заданием, отметив, что груз показался ему не тяжелее рюкзака, а движения не были скованными.

Создатель экзоскелета доктор наук Чжоу подчеркивает: при проектировании применены принципы бионики (использование в технических устройствах методов организации живых организмов), что позволило добиться высокой степени интеграции между системой управления модулями костюма и человеком. Основные части тела солдата при помощи чувствительных датчиков подключены к центральной системе управления модулями. Это позволяет механической оболочке костюма точно повторять движения человека. Ученый полагает, что в будущем они усовершенствуют устройство, сделав его более быстрым и гибким.

Разработчики не уточняют характеристик модели, но подтверждают, что она создана в военных целях. Очевидно, что в будущем требования, предъявляемые к военнослужащим на поле боя, будут только возрастать. Экзоскелет станет базой для унифицированной экипировки с интегрированной системой боевого управления, защиты, связи.

Силой курской мысли


В России подобные задачи решаются, в частности, в Юго-Западном госуниверситете (ЮЗГУ, Курск). Здесь приступили к разработке экзоскелета для нужд армии, медицины и космонавтики, управляемого импульсами нервной системы человека, фактически «силой мысли».

Планируется, что образец из легких и прочных материалов (кевлара и углепластика) будет обладать грузоподъемностью 100 килограммов, иметь возможность подниматься по лестницам, бегать и прыгать, а управляться будет без джойстиков или других приспособлений. «Надо создать такой аппарат, который не требует каких-то дополнительных мыслительных усилий со стороны человека. Все должно происходить естественно, как мы с вами ходим», – отметил доктор технических наук, профессор ЮЗГУ Сергей Яцун. Для решения задачи, по его словам, планируется привлечь к разработке нейрологов: «Новые высокомоментные приводы, системы управления основываются на нейросетевых технологиях». Электроды, интегрированные в нервную систему человека, будут приводить экзоскелет в движение. Проблема на данный момент не решена, отмечает Сергей Яцун, над ней активно работают во всем мире. Благодаря гранту Российского научного фонда, выигранному ЮЗГУ, курские робототехники получили возможность конкурировать с западными учеными. Для этого в Курске создадут научно-исследовательскую лабораторию, закупят андроидных роботов, суперкомпьютеры, 3D-принтеры и сканеры, другую современную технику, способную ускорить производственный процесс в пять-шесть раз. На создание работоспособного прототипа у ученых ЮЗГУ есть три года.

Планируется, что разработка заинтересует в первую очередь армию, однако экзоскелет, управляемый «силой мысли», может также найти применение в медицине – для реабилитации больных с повреждениями конечностей, при освоении дальнего космоса, компенсируя ущерб, который наносит физическим способностям человека длительное нахождение в невесомости.
Автор: Николай Новичков, Дмитрий Федюшко
Первоисточник: http://vpk-news.ru/articles/23365


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 32
  1. Василий Ивашов 14 января 2015 09:30
    Вообще, читая про экзоскелеты и представляя всё это в действии невольно жуть берёт: люди превращаются в роботов.
    Хотя, конечно, я про все эти разработки посвящённые будущему читал ещё в 70-е годы.
    1. Штык 14 января 2015 10:49
      Цитата: Василий Ивашов

      Василий Ивашов Сегодня, 09:30
      Вообще, читая про экзоскелеты и представляя всё это в действии невольно жуть берёт: люди превращаются в роботов.

      Ну зачем так мрачно? У Вас же не возникает мысли, что Вас превращают в робота, когда едете в автомобиле? А это всего лишь для быстроты перемещения и чтобы "не бить ноги".
      1. Begpyc 11 марта 2015 17:27
        ребята это совсем не то что вы думаете какие роботы ?! не смешите - это скорее костюм для увеличения силовой выносливости и только -то видел этих недо"роботов" реально в Джибути на америкосах конечно потрогать пощупать возможности не "дали" но что реально говорили америкосы - так это - хрень полная неудобная больше гемароя с этим скелетом никто не рискнёт одеть его в ситуации приближенной к боевой - ну покрайней мере тестируемую модель :)
  2. tchoni 14 января 2015 09:38
    Думаю, стоит разграничить понятия экзоскелета и сервокостюма. Первый - это устройство воспринимающее часть нагрузки человеческого скелета и компенсирующее вес груза (простейший пример (хотя и не совсем верный)- атлетический пояс, бинтование коленных суставов атлетами на приседах, жимовые майки..) Он не имеет своей активной мускулатуры и, следовательно, не нуждается в мощных источниках энергии. Сервокостюм - имеет свою активную мускулатуру и, по сути, является управляемым роботом, дублирующим движения человека, со всеми вытекающими отсюда последствиями - потребность в мощных источниках энергии, серьезной управляющей системе и пр.
    В связи с этим можно сказать, что америкацы хотят внедрить в войсках именно экзоскелет. А курские товарищи работают над сервокостюмом - ставить этов один ряд - глупость.
    Далее... Экзоскелет, разумнее делать сразу интегрированным в легкий (противоосколочный) жесткий бронекостюм.
    Плюс, очень интересно. как у америкосов получиться справиться с моментами инерции подобных конструкций.
    1. Штык 14 января 2015 11:05
      Цитата: tchoni
      как у американцев получиться справиться с моментами инерции подобных конструкций.

      Вопрос конечно интересный, но элементы данной конструкции не обладают большой массой, да и скорость движений не большая. Эта проблема должна быть у громадных боевых роботов из фантастических фильмов и рекламных роликов, уж очень они там резвые и массивные.
      1. tchoni 14 января 2015 14:25
        Моменты инерции могут возникать не только из за массы, но и из за устройств компенсации...
        Плюс вес солдата с нагрузкой в любом случае увеличиться - передвигаться пешком и бегом может оказаться удобно, а вот быстро передвигаться в бою будет сложно.
        1. voyaka uh 17 января 2015 12:48
          Солдат перегружен на маршах, когда несет не только свое,
          но и общее (ротное) снаряжение и боеприпасы.
          В бою у него остается только личное оружие, с которым надо
          делать рывки. С бегом все понятно - тут один выигрыш с экзоскелетом.
          Вместо обычных 10 м перебежки можно успеть сделать 20.
          А вот с ползаньем непонятно, и как вставать в атаку, когда одна
          нога согнута до предела. Не мешают ли эти сегменты?
          Или, наоборот, они тебя выкинут вперед с такой скоростью, что
          потеряешь равновесие и упадешь на грудь?
    2. Argon 14 января 2015 14:45
      На мой взгляд,вы не совсем правы,в любом случае устройство должно не только дублировать мышечную моторику,но и(в случае ранения бойца)заменять ее.А ваше видение экзоскилета не учитывает динамики,описываемая вами"пассивная"система будет существенно сковывать движения человека.Вообще статья представляет собой обзор работ в мире по данной теме,однако исходные материалы довольно "древние"(не менее 10лет).Что касается России то на ВО есть гораздо более свежие материалы по этой теме.
      1. tchoni 14 января 2015 17:52
        Цитата: Argon
        А ваше видение экзоскилета не учитывает динамики,описываемая вами"пассивная"система будет существенно сковывать движения человека.

        В том то и дело...
        Экзоскелет экономит энергию и довольно прост в конструкции, но при этом довольно неуклюж. Его основная функция снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат солдата. Но при этом он не совсем то.
        Сервокостюм - сложен по конструкции и требует источника энергии...Но это полноценная замена мышцам бойца.
      2. tchoni 15 января 2015 17:34
        Кстати, на фото бравого американского солдерса - именно пассивная система.
        1. voyaka uh 17 января 2015 12:53
          Я бы начал внедрение именно с пассивной наружней системы,
          которую можно отстегнуть (как лыжи) в случае чего.
          Ведь может быть ранение, а все эти штуки помешают фельдшеру
          сделать манипуляции по остановке крови: повязки, жгуты.
    3. MooH 14 января 2015 16:18
      Слишком глубоко копаете smile Все эти конструкции хоронит один простой вопрос: от чего запитывать? Обратили внимание, что нигде в ттх не указано сколько миль на одной зарядке со скоростью миля за четыре минуты? Ибо очень уж не много request
      1. tchoni 14 января 2015 17:52
        Цитата: MooH
        Все эти конструкции хоронит один простой вопрос: от чего запитывать?

        Не все. Экзоскелет не надо.
        1. MooH 14 января 2015 19:52
          Дык в пассивном виде с него и толку, что с козла молока wink
          1. tchoni 15 января 2015 09:01
            почему? Те самые 10 - 25 процентов доп. веса. Тачкой все пользуются, а там мотора то нет...
            Я по этому и разграничиваю экзоскелет и сервокостюм.
            1. MooH 19 января 2015 22:28
              А зачем? В 10-15 процентов приличную защиту не засунешь, а из-за дополнительного боекомплекта такой огород городить?
      2. saag 14 января 2015 20:00
        Цитата: MooH
        от чего запитывать?

        аккумуляторы, может топливные элементы, подзарядка у ближайшего танка, БМП и прочего транспортного средства
        1. MooH 14 января 2015 20:44
          Аккумуляторы-съедят все преимущество в грузоподъемности, заряжаться будут часами, от существующего танка/бмп больше 2-3солдат не запитаешь. Топливные элементы очень объемны, тяжелы, капризны, да еще и взрывоопасный водород на себе в бой тащить? Конденсаторы перспективны, но прорыва все нет и по аккумуляторам тоже, сколько лет обещают прорыв, а телефон больше пары дней работающий, сделать не могут. Так что нынче есть только один вариант-вырабатывать ток на борту из жидкого топлива, но и здесь получается неприемлемая стоимость и вес.
          Ну и в качестве шутки идея вернутся к рыцарским временам: за одним обэкзоскелеченым, пара тройка оруженосцев таскает педальный генератор и на привалах вырабатывает ток для сюзерена smile
          1. Штык 19 января 2015 21:18
            Цитата: MooH
            Так что нынче есть только один вариант-вырабатывать ток на борту из жидкого топлива,

            Можно подумать над пневмо или гидроприводами с питанием механизмов от газогенератора на жидких или таблеточных компонентах.
            1. MooH 19 января 2015 22:31
              Очень тяжело, шумно и ненадежно. Вы еще паровые приводы предложите и угольный котел wink
        2. Штынский Карлик 14 января 2015 22:48
          что мешает использовать обычный бензин в качестве носителя энергии? Залил литров и вперед. Есть же гибридные авто.
          1. MooH 14 января 2015 22:59
            Вес, цена, шум, тепло.
    4. tongilguk 14 января 2015 22:38
      По поводу отечественных экзоскелетов был материал от tvzvezda
      Смотреть с 1:28
  3. гранат 14 января 2015 10:27
    Вот представьте на миг если бы человечество за прошедшие хотя бы 100 лет все силы время и средства потратило на развитие не смерти а жизни...
  4. Штык 14 января 2015 10:50
    С удовольствием прочитал бы, про испытания подобных систем у нас !
  5. tilix 14 января 2015 11:33
    Почему в шкафах? Уже скоко лет работает.
    http://www.rewalk.com/
  6. ermak.sidorov 14 января 2015 12:19
    Для этого в Курске создадут научно-исследовательскую лабораторию, закупят андроидных роботов, суперкомпьютеры, 3D-принтеры и сканеры, другую современную технику
    ...простите за пессимизм, но похоже на то, что бюджет пилят так что щепки летят (а-ля Сколково sad )
    1. tilix 14 января 2015 19:31
      А что будет с этими?
      http://www.exoatlet.ru/
  7. lotar 14 января 2015 12:29
    Не смотря на открытость американских и других зарубежных "друзей" в военной тематике,всё же в большинстве случаев мы видим элементы пиара и не более того.А самые интересные разработки при этом остаются тайной за семью печатями.То,во что нам предлагают поверить является сырой разработкой требующей на доработку еще более громадных ресурсных вливаний.Тема экзоскелета,прекрасный пример того,когда деньги вбухиваются громадные,а вот итоговый результат ещё находится довольно далеко от их прообраза сформированного в фантастических фильмах и произведениях.
  8. МЮД 14 января 2015 18:25
    Нужен ли экзоскелет - однозначно да.
    Не ставить сразу задачу, что бы все в одном и на все случаи жизни, и только тогда его принимать. А делать много под определенные виды деятельности и насыщать ими войска. Сначала хотя бы такой: поднял - опустил, поднял - зарядил.
    И дешевый - дошел, донес и бросил его. В ствольную артелерию или танкистам например, такой что бы одному пушку чистить. и т.д.
  9. Вольный ветер 14 января 2015 19:03
    Мечты Роберта Хайлайна сбываются. Идея прекрасная. И мне кажется необходимая. Недооценивать подобные разработки, нельзя ни в коем случае.
  10. Комментарий был удален.
  11. DimetroDreamer 29 января 2015 15:45
    А для чего он нужен?
    DimetroDreamer
  12. Alex1977RUS 20 ноября 2015 17:19
    Цитата: Штык
    Ну зачем так мрачно? У Вас же не возникает мысли, что Вас превращают в робота, когда едете в автомобиле? А это всего лишь для быстроты перемещения и чтобы "не бить ноги".

    ...Электроды, интегрированные в нервную систему человека, будут приводить экзоскелет в движение...
    Это вот как раз отечественный продукт. И вот это вот и пугает, не в смысле отечественный, а в смысле электроды...Нет, что бы что-то погуманней придумать, датчики при прохождении банальной ЭКГ снимают активность сердца через грудину, а при ЭКГ головного мозга - через череп, так нет, надо электроды вживлять.Да еще и в мозг поди... Вивисекторы хреновы...Нет, это не наш путь. только пассивный сьем биотоков. Без гвоздей в мозгах и Больших Интегральных Микросхем в позвоночнике.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня