Bionikus emberek: Az Exoskeleton technológia újradefiniálja a korlátokat

Hirdetés

Ban ben A holnap pereme, A kritikusok által elismert tudományos fantasztikus film, amely ezen a nyáron jelent meg, a katonák az idegenekkel olyan hatalmas exoskeletonokkal harcolnak, amelyek növelik erejük, sebességüket és agilitásukat. Az ezüst képernyőn a robbanások és más világ ellenségei mellett az ötletek egy hollywoodi találmánynak tűnnek - de a valósághoz közelebb van, mint gondolnád.

Az exoskeleton kutatások több mint egy évszázadon keresztül zajlanak, és számos életképes prototípust eredményeztek. Meglepő módon azonban kevésbé összpontosítanak az emberfeletti erőre, és inkább a kitartás és az életminőség javítására koncentrálnak. A terület kutatói lásd a jövő 4 technológia, amely megváltoztathatja a világotJelenleg olyan izgalmas idő, hogy életben maradjunk, mivel a tudomány és a technológia ilyen hihetetlen sebességgel bocsátja az emberiséget előre. Ki gondolta volna tíz évvel ezelőtt, hogy mindenki számára elérhető lesz egyetlen gombnyomással ... Olvass tovább mint maraton sprint helyett.

Exo-története

Az emberi exoskeletonok megjelentek benne tudományos fantasztikus történetek sAz 1950-es évek ince-je volt, de az első valódi exoskeletont fél évszázaddal korábban találta ki Nicholas Yagn orosz feltaláló. Lakóhelye ellenére úgy döntött, hogy szabadalmat nyújt be az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatalához 1890-ben. A találmányt a következőképpen jellemezte:

[…] Számos rugó, amely alkalmas az egész test súlyának megtartására, valamint a az általuk kifejtett teljesítmény, valamint az ilyen holttestek lendülete által kifejtett erővel együtt mozgás. - Nicholas Yagn, feltaláló

Exoskeletonja „sűrített folyadék akkumulátorokat” is használt az energia tárolására. Nicholas szerint találmánya jobb mobilitást adott a felhasználóknak és csökkentette a test futásának és ugrásának feszültségét. Sajnálom, a steam-punk rajongók; ez nem volt hajtóműves hajtógép.

Az első motoros exoskeletont, a Hardiman nevű nevét, a General Electric fejlesztette ki az 1960-as évek végén. Hatalmas és brutális módon az öltöny hasonlított a sci-fi szerzők által elképzelt hatalmas harci öltönyökre. Úgy tervezték, hogy a felhasználó erőssége lényegesen erősödjön, de feltalálói soha nem tették be teljesen a vezérlőket és az energiaigényt. Amint azt a projekt végleges jelentése kimondja:

Az ember-gép interfész problémája a Hardiman I prototípusban súlyos. A nagy teljesítménynyereség, a többcsuklós rendszer bonyolultsága, valamint az ember és a gép bensőséges összekapcsolása számos tervezési korlátozást jelentett és nagy igényeket támasztott a meglévő technológiával szemben.

Hardiman kudarca bebizonyította, hogy rendkívül nehéz az exoskeleton kifejlesztése az adott korszak technológiájával. Egy újabb kísérletet csak az 1990-es évek elején hajtottak végre, amikor a Kawasaki kutatói megkezdték a hatalom munkáját Assist Suit [Törött URL eltávolítva], egy exoskeleton, amelyet arra terveztek, hogy segítse az egészségügyi szakemberek mozgását betegek.

Az új fejlesztés robbanása történt a századforduló után. A japán Cyberdyne cég bemutatta a HAL-3 exoskeleton koncepciót, Berkeley kifejlesztette a Bleex nevű alsó test exoskeletont, hogy segítsen a katonáknak nehéz teherhordozókat szállítani. hosszú távolságokon keresztül, és a Honda összeállított egy pár alsó test-exoskeletont, amelyet részben mozgatható emberek számára terveztek, akiknek esetleg egyébként szükségük van cukornádra vagy sétálóra.

Bekapcsolás

A sikertelen Hardiman-projekt az a fajta öltöny, amelyet a legtöbb ember gondol, amikor azt mondják, hogy elképzel egy exoskeletont. Sokan emlékeztetnek a fikcióból származó képekre, például a híres exoskeletonra, amelyet Sigourney Weaver (vagy inkább a mögötte rejtett kaszkadőr) kísérletezett Aliens.

Egy hatalmas exoskeleton minden bizonnyal vonzhatja a közönséget, de gyakorlati alkalmazása korlátozott. Az akkumulátorokon még mindig hiányzik a vadállat-gép hosszú ideig történő üzemeltetéséhez szükséges tartósság, és egy nagy exoskeleton nem olyan sok, amit villás targonca, daru vagy más jármű nem képes elérni. A modern egzoskeletek az emberek olyan gyakorlati fejlesztésére összpontosítanak, amelyek minden nap hasznosak lehetnek különböző helyzetekben.

Az egyik legújabb terv a Human Universal Load Carrier, vagy a HULC, egy katonai exoskeleton, amelyet Lockheed-Martin tervezett a katonák fizikai képességeinek nagymértékű javítására. Az alapötlet, amint azt Jim Ni programmenedzser állította és részletesebben közöl egy vállalati sajtóközleménybencélja, hogy növelje a kitartást és az erőt, miközben csökkenti a sérülések kockázatát is.

Ez a HULC lehetővé teszi a katonák számára, hogy olyan dolgokat tegyenek, amelyeket ma nem tudnak megtenni, miközben megvédik őket az izom-csontrendszeri sérülésektől. - Jim Ni, a HULC programmenedzsere

Ez nem sokban különbözik azoktól az előnyöktől, amelyeket Nicholas Yagn állított több mint egy évszázados exoskeletonjára vonatkozóan, ám a modern technológia azt jelenti, hogy a kutatók jobban megvalósíthatják az ötletet. A HULC segítségével a forrasztók akár 200 font súlyú teherhordozást is végezhetnek különféle terepen, miközben minimalizálják a sérülések kockázatát, amelyek lassíthatják a katonát a terepen. Az akkumulátorok táplálják az exoszkeletont, amely több mint ötven fontot vesz fel, és élettartama speciális berendezésekkel akár 72 órát is meghosszabbíthat.

De a Lockheed-Martin nem az egyetlen vállalat ezen a területen. Raytheon az elmúlt nyolc évet az XOS fejlesztésén töltötte, amely reméli, hogy ugyanazt a szerepet tölti be, mint a HULC. A versenytársától eltérően, az XOS azonban lefedi a felhasználó alsó és felső testének jelentős részét. A találmány feltalálói hasonló, legalább 200 font maximális teherbírást idéznek elő, de az erőnlét fokozódik a karokon is, amelyek kevés erőfeszítéssel akár ötven fontot tudnak tartani.

Nem csak a katonák számára

Időközben Japánban a Cyberdyne folytatta HAL-5 exoskeletonjának fejlesztését. Amerikai társaitól eltérően, ez az eszköz polgári, nem katonai felhasználásra készült. A társaság számos modellt kutat az ipari munkások számára, katasztrófaelhárítás személyi és egészségügyi szakemberek.

Európában jóváhagyták az alsó végtag-modellt, amelynek célja a sérülésekkel összefüggő mobilitási problémákkal küzdő emberek rehabilitációja, és amelyet klinikai vizsgálatok során alkalmaznak. Az első próba, ez év áprilisában fejeződött be, azt sugallja, hogy az exoskeleton „rendkívül jelentős javulást” jelent a kopáskori mobilitás szempontjából, és idővel javítja ugyanazon beteg mozgásképességét nélkül az exoskeleton. A vizsgálatba azonban csak nyolc beteg vett részt, tehát még több munkát kell végezni a HAL előnyeinek megerősítése érdekében.

Egy másik figyelemre méltó polgári exoskeleton a ReWalk, egy alsó test exoskeleton, amely a HAL-hoz hasonló szerepet tölt be. A ReWalk alacsony fogyasztású lábmotorokat használ a mobilitás elősegítésére, miközben egész nap biztosítja az akkumulátor élettartamát. A HAL-tól eltérően a ReWalk-t vesszőkkel kell használni, de tovább fejlődik, és több országban is jóváhagyták. A ReWalk rehabilitációra használható, vagy személyes használatra megvásárolható kerekesszék vagy motoros robogó alternatívájaként.

Az elemeket nem tartalmazza

FORTIS, amely csak most kezdte meg tesztelését, a Lockheed-Martin legújabb exoskeletonja. Bár a tesztelés első fordulóját a Haditengerészet végzi, ez az exoskeleton, a HULC-vel ellentétben, csak polgári felhasználásra szolgál. Megerősíti a felhasználó testét, csökkentve a nehéz szerszámok kezelésének megterhelését. A haditengerészet mechanikái gyakran használják a hajók javítását.

A FORTIS exoskeleton viselésével a kezelők hosszabb ideig megtarthatják ezen nehéz szerszámok súlyát, csökkent fáradtsággal. - Adam Miller, az új kezdeményezések igazgatója, Lockheed-Martin

Miközben nincs eleme, a FORTIS lenyűgöző képességekkel rendelkezik. Segíthet a felhasználóknak könnyedén akár 36 fontot tartani. Ez először talán nem tűnik eléggé, de ne feledje, hogy a mechanikusok ezeket a szerszámokat órákig használják minden nap. Bármely jelentős súly néhány perc múlva fárasztóvá válhat. Az exoskeleton is segít ezeknek a terheknek a talajra történő továbbításában, csökkentve a felhasználó hátának és lábainak terhelését.

Ez a fajta exoskeleton, ha sikeresnek bizonyul, nagy áldást jelenthet az építőiparban és az ipari munkásokban, akiknek a nap folyamán ismételten fel kell emelniük a szerény terheket. A munkával összefüggő sérülések továbbra is gyakoriak ezeken a területeken, és az idő múlásával jelentősen ronthatják a mezők veteránjainak életminőségét.

A FORTIS energiahiánya szintén csökkenti a bonyolultságot és a költségeket, ezáltal az ötlet ízletesebbé válik a széles körű telepítéshez. Ennek ellenére a FORTIS még mindig nagyon korai a fejlesztésében; először csak múlt hónapban jelentették be. A legtöbb más exoskeleton projekt évekig, és néhány esetben évtizedekig is folyamatban van, így ennek a projektnek még van útja.

Még mindig emberi, de jobb

A modern exoskeleton középpontjában az erő és a sebesség fokozása váltotta fel a kitartást. Ebben az értelemben a cél nem az, hogy sokkal gyorsabbá vagy erősebbé tegyünk minket, mint korábban, hanem inkább tartóssá tegyünk minket és javítsuk életminőségünket. Noha ez nem elbűvölő, ennek a megközelítésnek van értelme; a targoncával meghódítottuk a nehéz rakományokat.

A sérülés és a kimerültség azonban olyan ellenségek, amelyeket még le kell győzni. Egy fáradt, sérült katona valószínűleg lelassítja az egész egységét, és kevésbé képes reagálni a fenyegetésekre, és egy 2013. évi becslés a munkahelyi sérülésekről évente akár 250 milliárd dollárba kerülhet csak az Egyesült Államokban. A feszültség csökkentése és a tartósság növelése mindenki számára előnyös lehet, ha a gyalogság harcban áll az egészségügyi dolgozókkal szemben a betegeket ágyak között mozgatva, tehát valószínűleg azt látjuk, hogy az exoskeletonok ezt az új megközelítést folytatják az elkövetkező időszakban évtized. Az exoskeletonok nem adnak szuper-emberi erőt vagy lángoló sebességet - legalábbis nem hamarosan. De segítenek nekünk tovább élni, jobb életet élni Hogyan befolyásolhatja a technológia az emberi evolúciót?Az emberi tapasztalatnak egyetlen aspektusát sem érinti a technológia, ideértve a testünket sem. Olvass tovább .

Kép jóváírás: Lockheed-Martin, Cyberdyne