Thiết kế bộ xương ngoài

Hãy xem bảy mô hình bộ xương ngoài dẫn dắt chúng ta vào tương lai.

HAL

Cyberdyne's HAL (viết tắt của Hybrid Assistive Limb) được thiết kế như một hệ thống hoàn chỉnh, chỉ có thể kể tên một số. Các yếu tố robot phải hoàn toàn tương tác và đồng bộ với tâm trí của người dùng.

Một người di chuyển trong bộ xương ngoài sẽ không cần ra lệnh hoặc sử dụng bất kỳ bảng điều khiển nào.

HAL điều chỉnh theo các tín hiệu do não truyền đến cơ thể và bắt đầu tự di chuyển theo tín hiệu đó.

Tín hiệu được thu nhận bởi các cảm biến nằm trên các cơ lớn nhất.

Trái tim của Hal, được đặt trong một chiếc hộp nhỏ trên lưng, sẽ sử dụng các bộ xử lý tích hợp để giải mã và truyền thông tin nhận được từ cơ thể.

Tốc độ truyền dữ liệu là cực kỳ quan trọng trong trường hợp này. Các nhà sản xuất đảm bảo rằng sự chậm trễ sẽ hoàn toàn vô hình.

Hơn nữa, hệ thống sẽ có thể gửi các xung động trở lại não, dẫn đến niềm tin không tỉnh táo rằng tất cả các chuyển động của chúng ta sẽ được phản ánh bởi các cơ chế của bộ xương.

• Nhà sản xuất đã phát triển một số biến thể của HAL:

  để sử dụng trong y tế - nhờ có thêm đai và giá đỡ, cấu trúc này sẽ có thể hỗ trợ độc lập những người bị liệt chân;

• cho mục đích sử dụng cá nhân - mô hình được thiết kế để hỗ trợ động tác chân, tập trung chủ yếu vào việc cải thiện chuyển động của người già hoặc người đang phục hồi chức năng;
• để sử dụng với một chi - HAL nhỏ gọn, chỉ nặng 1,5 kg, không có bộ phận gắn tĩnh và mục đích của nó là cải thiện chức năng của chi đã chọn; cả chân và tay;
• để dỡ vùng thắt lưng - một tùy chọn được thiết kế để hỗ trợ các cơ nằm ở đó, ngay từ đầu sẽ cho phép bạn uốn cong và nâng tạ. Cũng sẽ có các phiên bản dành cho các nhiệm vụ đặc biệt.

  Các bộ dụng cụ được điều chỉnh thích hợp có thể được sử dụng trong công việc nặng nhọc, cũng như trong các dịch vụ thực thi pháp luật hoặc khẩn cấp, chẳng hạn như một thành viên của lữ đoàn có thể nâng một mảnh tường của một tòa nhà bị sập.

  Điều đáng nói là một trong những phiên bản cao cấp nhất ví dụ về Cyberdyne, mẫu HAL-5 Type-B, đã trở thành bộ xương ngoài đầu tiên nhận được chứng nhận an toàn toàn cầu.

[JAPANESE IRON MAN] Bộ đồ rô bốt HAL của Cyberdyne

Đi bộ lặp lại

Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã phê duyệt loại đầu tiên được bán ở Mỹ vào năm ngoái. bộ xương ngoài cho những người bị liệt.

Nhờ thiết bị, được gọi là Hệ thống ReWalk, những người mất khả năng sử dụng chân sẽ có thể đứng và đi lại.

ReWalk trở nên nổi tiếng khi Claire Lomas đi bộ phiên bản đầu tiên của tuyến đường Marathon London.

Theo một phần của cuộc kiểm tra, một người đàn ông Robert Wu gần đây đã bị liệt từ thắt lưng trở xuống. egzoszkielet ReWalk và khi chống nạng, anh có thể tham gia cùng những người qua đường trên đường phố Manhattan.

Kiến trúc sư Wu đã thử nghiệm các phiên bản trước của ReWalk Personal và đề xuất các sửa đổi khác nhau để tạo sự thuận tiện và thoải mái tối đa khi sử dụng.

Hiện tại với kỳ lạReWalk được sử dụng bởi hàng chục người trên khắp thế giới, nhưng công việc cho dự án cuối cùng vẫn đang tiếp tục.

Wu ca ngợi ReWalk Personal 6.0 không chỉ về chức năng và sự tiện lợi của nó mà còn về khả năng khởi động và chạy trong vòng chưa đầy 10 phút. Bản thân hoạt động, được điều khiển bởi bộ điều khiển cổ tay, cũng rất đơn giản.

Công ty Argo Medical Technologies của Israel, chịu trách nhiệm thành lập ReWalk, đã được phép bán và phân phối cho các bác sĩ và bệnh nhân. Tuy nhiên, rào cản là giá cả - ReWalk hiện có giá 65k. USD.

ReWalk – Go Again: Công nghệ Argo Exoskeleton

CĂNG

Bộ xương ngoài FORTIS có thể nâng hơn 16kg. Hiện đang được phát triển bởi Lockheed Martin. Năm 2014, mối quan tâm bắt đầu thử nghiệm phiên bản mới nhất tại các nhà máy của Mỹ.

Những người đầu tiên tham dự là các nhân viên của nhà máy sản xuất máy bay vận tải C-130 ở Marietta, Georgia.

Nhờ hệ thống kết nối, FORTIS cho phép bạn truyền trọng lượng từ tay xuống đất. Người lao động khi sử dụng không còn mệt mỏi như trước và không cần phải nghỉ giải lao thường xuyên như trước.

bộ xương ngoài Nó được trang bị một đối trọng đặc biệt nằm sau lưng người dùng, cho phép bạn giữ thăng bằng khi mang tải.

Theo đó, anh ta không cần nguồn điện và pin, điều này cũng rất quan trọng. Năm ngoái, Lockheed Martin đã nhận được đơn đặt hàng giao thử ít nhất hai chiếc. Khách hàng là Trung tâm Khoa học Công nghiệp Quốc gia, đại diện cho Hải quân Hoa Kỳ.

Các cuộc thử nghiệm sẽ được thực hiện như một phần của chương trình Công nghệ Thương mại để Bảo dưỡng, tại các trung tâm thử nghiệm của Hải quân Hoa Kỳ, cũng như trực tiếp tại các địa điểm sử dụng cuối cùng - tại các cảng biển và cơ sở vật chất.

Mục đích của dự án là đánh giá sự phù hợp bộ xương ngoài để sử dụng cho các kỹ thuật viên Hải quân Hoa Kỳ và những người mua hàng, những người làm việc hàng ngày với thiết bị nặng và thường xuyên đông đúc hoặc những người phải nỗ lực thể chất quá mức trong quá trình vận chuyển vật tư và thiết bị quân sự.

Bộ xương ngoài Lockheed Martin "Fortis" trong hoạt động

Bộ tải

Bộ nạp điện của Panasonic, Activelink, gọi nó là "robot năng lượng."

Anh ấy trông giống như nhiều nguyên mẫu bộ xương ngoài được trưng bày tại các hội chợ thương mại và các buổi giới thiệu công nghệ khác.

Tuy nhiên, nó khác với họ, đặc biệt là thực tế là sẽ sớm có thể mua nó bình thường và với số tiền không quá nhiều.

Power Loader giúp tăng cường sức mạnh cơ bắp của con người với 22 bộ truyền động. Các xung tác động đến thiết bị truyền động được truyền khi người dùng tác dụng lực.

Các cảm biến được đặt trong các đòn bẩy cho phép bạn xác định không chỉ áp suất mà còn cả vectơ của lực tác dụng, nhờ đó máy “biết” sẽ hành động theo hướng nào.

Một phiên bản hiện đang được thử nghiệm cho phép bạn có thể tự do nâng từ 50-60 kg. Các kế hoạch bao gồm Power Loader với tải trọng 100 kg. Các nhà thiết kế nhấn mạnh rằng thiết bị không được khoác quá nhiều vì nó vừa vặn. Có lẽ vì vậy mà họ không tự gọi nó là bộ xương ngoài.

Robot Exoskeleton với bộ khuếch đại công suất Power Loader #DigInfo

Người đi bộ

Với nguồn vốn từ Liên minh châu Âu, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã xây dựng một bộ máy kiểm soát tâm trí trong suốt XNUMX năm cho phép những người bị liệt có thể di chuyển.

Thiết bị có tên MindWalker, là một trong những thiết bị đầu tiên được sử dụng bởi bệnh nhân Antonio Melillo, người bị rách tủy sống trong một tai nạn xe hơi, tại Bệnh viện Santa Lucia ở Rome.

Nạn nhân bị mất cảm giác ở chân. Người dùng bộ xương ngoài anh ta đội một chiếc mũ có mười sáu điện cực ghi lại các tín hiệu não.

Gói này cũng bao gồm kính với đèn LED nhấp nháy. Mỗi kính có một bộ đèn LED nhấp nháy với tỷ lệ khác nhau.

Tốc độ chớp mắt ảnh hưởng đến tầm nhìn ngoại vi của người dùng. Vỏ não chẩm phân tích các tín hiệu mới xuất hiện. Nếu bệnh nhân tập trung vào bộ đèn LED bên trái, bộ xương ngoài sẽ được thiết lập trong chuyển động. Tập trung vào đúng bộ làm chậm thiết bị.

Bộ xương ngoài không có pin nặng khoảng 30 kg nên đối với loại thiết bị này thì nó khá nhẹ. MindWalker sẽ giữ một người lớn nặng tới 100 kg trên đôi chân của mình. Các thử nghiệm lâm sàng của thiết bị đã bắt đầu vào năm 2013. Theo kế hoạch, MindWalker sẽ được phát triển trong vài năm tới.

ĐẾN NÀY

Nó phải là một sự hỗ trợ đầy đủ cho một người lính trên chiến trường. Tên đầy đủ là Human Universal Load Carrier, và tên viết tắt HULC gắn liền với một người mạnh trong truyện tranh. Nó được giới thiệu lần đầu tiên tại triển lãm DSEi ở London vào năm 2009.

Nó bao gồm các xi lanh thủy lực và một máy tính được bảo vệ khỏi môi trường và không cần làm mát bổ sung.

Bộ xương ngoài cho phép chở 90 kg thiết bị với tốc độ 4 km / h. ở khoảng cách lên đến 20 km và khi chạy với tốc độ 7 km / h.

Nguyên mẫu được giới thiệu nặng 24 kg. Năm 2011, hiệu suất của thiết bị này đã được thử nghiệm, và một năm sau đó, nó đã được thử nghiệm tại Afghanistan.

Thành phần cấu trúc chính là chân titan hỗ trợ hoạt động của cơ và xương, tăng gấp đôi sức mạnh của chúng. Thông qua việc sử dụng các cảm biến bộ xương ngoài có thể thực hiện các động tác giống như một người. Để chở đồ, bạn có thể sử dụng mô-đun LAD (Thiết bị hỗ trợ nâng), được gắn vào phía sau của khung và có các phần mở rộng với các đầu có thể hoán đổi cho nhau phía trên cần gạt.

Mô-đun này cho phép bạn nâng vật nặng tới 70 kg. Nó có thể được sử dụng bởi các binh sĩ cao từ 1,63 đến 1,88 m, trong khi trọng lượng rỗng là 37,2 kg với sáu pin BB 2590, đủ cho 4,5-5 giờ hoạt động (trong bán kính 20 km) - tuy nhiên, dự kiến chúng được thay thế bằng pin nhiên liệu Protonex với thời gian sử dụng lên đến 72 giờ.

HULC hiện có ba loại: tấn công (bổ sung lá chắn đạn đạo nặng 43 kg), hậu cần (trọng tải 70 kg) và cơ bản (tuần tra).

Bộ xương ngoài Lockheed Martin HULC

QUÀ TẶNG

Ở hạng mục lắp đặt quân sự, đây là một bước tiến so với HULC.

Cách đây vài tháng, quân đội Hoa Kỳ đã kêu gọi các nhà khoa học từ các phòng thí nghiệm nghiên cứu, ngành công nghiệp quốc phòng và các cơ quan chính phủ nghiên cứu về thiết bị cho người lính tương lai, thứ sẽ mang lại cho anh ta không chỉ sức mạnh siêu phàm được cung cấp bởi các thiết bị đã được phát triển. bộ xương ngoàimà còn là khả năng nhìn, nhận biết và nắm bắt trên quy mô chưa từng có.

Lệnh quân sự mới này thường được gọi là "Quần áo Người sắt". TALOS (Tactical Assault Light Operator Suit) sử dụng công nghệ tiên tiến nhất. Các cảm biến được tích hợp trong bộ đồ sẽ giám sát môi trường và bản thân người lính.

Khung thủy lực phải tăng cường độ bền và hệ thống giám sát giống như Google Glass sẽ cung cấp thông tin liên lạc và thông tin tình báo của thế kỷ XNUMX. Tất cả điều này nên được tích hợp với thế hệ vũ khí mới.

Ngoài ra, áo giáp phải bảo vệ trong các điều kiện nguy hiểm, chống đạn, bắt đầu từ súng máy (thậm chí là loại nhẹ) - tất cả đều có áo giáp làm bằng vật liệu “lỏng” đặc biệt sẽ cứng lại ngay lập tức trong trường hợp va chạm. từ trường hoặc dòng điện để bảo vệ tối đa chống lại đạn.

Bản thân quân đội hy vọng rằng một thiết kế như vậy sẽ xuất hiện là kết quả của nghiên cứu hiện đang được thực hiện tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nơi đã phát triển một bộ quần áo bằng vải có thể chuyển từ thể lỏng sang thể rắn dưới tác động của từ trường.

Nguyên mẫu đầu tiên, là một mô hình tương đối tiêu biểu cho TALOS trong tương lai, đã được giới thiệu tại một trong những sự kiện triển lãm ở Hoa Kỳ vào tháng 2014 năm 2016. Một nguyên mẫu thực sự và hoàn thiện hơn sẽ được xây dựng vào năm 2018-XNUMX.