Egzoszkielet to zewnętrzna rama, która pozwala wykonywać naprawdę fantastyczne czynności: podnosić ciężary, latać, biegać z dużą prędkością, wykonywać gigantyczne skoki itp. A jeśli myślisz, że tylko główni bohaterowie „Iron Man” lub „Avatar” mają takie urządzenia, to głęboko się mylisz. Są dostępne dla ludzkości od lat 60-tych. ostatni wiek; co więcej, możesz nauczyć się składać egzoszkielet własnymi rękami! Jednak najpierw najważniejsze.
Egzoszkielet: wprowadzenie
Dzisiaj bez problemu kupisz sobie egzoszkielet – podobne produkty produkują Ekso Bionics and Hybrid Assistive Limb (Japonia), Indego (USA), ReWalk (Izrael). Ale tylko jeśli masz dodatkowe 75-120 tysięcy euro. W Rosji do tej pory produkowane są tylko egzoszkielety medyczne. Zostały zaprojektowane i wyprodukowane przez Exoathlet.
Pierwszy egzoszkielet został wykonany przez naukowców z korporacji General Electric i United States Military w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Nazywał się Hardiman i mógł swobodnie unosić w powietrze ładunek o wadze 110 kg. Osoba, która założyła to urządzenie, doświadczyła obciążenia, ponieważprzy podnoszeniu 4,5 kg! Dopiero teraz sam Hardiman ważył całe 680 kg. Dlatego nie był bardzo poszukiwany.
Wszystkie egzoszkielety są podzielone na trzy typy:
- w pełni zautomatyzowany;
- dla rąk;
- na nogi.
Nowoczesne kombinezony robotów ważą od 5 do 30 kg i więcej. Są zarówno aktywne, jak i pasywne (działają tylko na polecenie operatora). Zgodnie z ich przeznaczeniem egzoszkielety dzielą się na wojskowe, medyczne, przemysłowe i kosmiczne. Rozważ najwspanialsze z nich.
Najbardziej imponujące egzoszkielety naszych czasów
Montaż takich egzoszkieletów własnymi rękami w domu w najbliższym czasie oczywiście nie zadziała, ale warto je poznać:
- DM (maszyna marzeń). Jest to w pełni automatyczny egzoszkielet hydrauliczny sterowany głosem operatora. Urządzenie waży 21 kg i jest w stanie wytrzymać osobę o wadze do centa. Do tej pory służy do rehabilitacji pacjentów, którzy nie mogą chodzić z powodu chorób ośrodkowego układu nerwowego lub innych schorzeń nerwowo-mięśniowych. Przybliżony koszt - 7 milionów rubli.
- Ekso GT. Misja tego egzoszkieletu jest taka sama jak poprzednia - pomaga ludziom z patologiami funkcji motorycznych nóg. Charakterystyka jest podobna do poprzedniej, cena to 7,5 miliona rubli.
- Ponowny spacer. Ma na celu ponowne nadanie ruchu osobom z paraliżem kończyn dolnych. Urządzenie waży 25 kg i jest w stanie pracować bez ładowania przez 3 godziny. Egzoszkielet jest dostępny w Europie i USA za równowartość 3,5 milionarubli.
- REX. Dziś to urządzenie można kupić w Rosji za 9 milionów rubli. Egzoszkielet daje osobom z paraliżem nóg nie tylko samodzielne chodzenie, ale także możliwość stania/siadania, obracania się, chodzenia po księżycu, schodzenia po schodach itp. REX jest sterowany joystickiem i może działać przez cały dzień bez ładowania.
- HAL (Hybrydowa kończyna wspomagająca). Dostępne są dwie wersje - na ręce oraz na ręce / nogi / tułów. Ten wynalazek umożliwia operatorowi podnoszenie ciężaru 5 razy większego niż limit dla osoby. Służy również do rehabilitacji osób sparaliżowanych. Ten egzoszkielet waży zaledwie 12 kg, a jego ładowanie wystarcza na 1,0-1,5 godziny.
Jak zrobić egzoszkielet własnymi rękami: James Hacksmith Hobson
Pierwszą i jak dotąd jedyną osobą, której udało się zbudować egzoszkielet w warunkach pozalaboratoryjnych, jest kanadyjski inżynier James Hobson. Wynalazca zmontował urządzenie, które pozwala mu swobodnie unosić w powietrze 78-kilogramowe bloki żużlu. Jego egzoszkielet pracuje na cylindrach pneumatycznych, które zasilane są energią przez kompresor, a sterowanie urządzeniem odbywa się za pomocą pilota.
Kanadyjczyk nie ukrywa swojego wynalazku. Możesz dowiedzieć się, jak samodzielnie złożyć egzoszkielet na jego przykładzie na stronie inżyniera i na jego kanale YouTube. Należy jednak pamiętać, że ciężar podnoszony przez taki egzoszkielet spoczywa wyłącznie na kręgosłupie operatora.
Egzoszkielet DIY:przykładowy schemat
Nie ma szczegółowych instrukcji, które pozwolą na łatwy montaż egzoszkieletu w domu. Oczywiste jest jednak, że będzie potrzebować:
- rama, charakteryzująca się wytrzymałością i mobilnością;
- tłoki hydrauliczne;
- komory ciśnieniowe;
- pompy próżniowe;
- zasilanie;
- wytrzymałe rury, które wytrzymują wysokie ciśnienie;
- komputer sterujący;
- czujniki;
- oprogramowanie, które umożliwia wysyłanie i konwertowanie informacji z czujników w celu uzyskania pożądanego działania zaworów.
Jak ta kompozycja będzie z grubsza działać:
- Jedna pompa powinna zwiększyć ciśnienie w systemie, a druga powinna je zmniejszyć.
- Działanie zaworów zależy od ciśnienia w komorach ciśnieniowych, którego wzrost/spadek będzie sterować systemem.
- Pozycja czujników (przeciwko ruchowi kończyn): sześć - ramiona, cztery - plecy, trzy - nogi, dwie stopy (łącznie ponad 30).
- Oprogramowanie powinno zapobiegać naciskowi na czujniki.
- Sygnały czujnika należy podzielić na warunkowe (informacje z nich są przydatne, jeśli czujnik bezwarunkowy nie „mówi” o ciśnieniu, którego doświadcza) i bezwarunkowe. Warunkowość/bezwarunkowość tych elementów można określić np. za pomocą akcelerometru.
- Ręce z egzoszkieletu - trójpalczaste, oddzielone od nadgarstka operatora - zapobiegają kontuzjom i dają dodatkową siłę.
- Źródło zasilania jest wybierane po montażu i próbnych testach egzoszkieletu.
Do tej pory kombinezony robotadopiero w zakresie rehabilitacji, zaczynają już wkraczać w nasze życie. Są wynalazcy, którzy są w stanie zbudować takie urządzenie poza laboratorium. Jest całkiem możliwe, że w niedalekiej przyszłości każdy uczeń będzie mógł własnoręcznie złożyć egzoszkielet Stalkera. Już teraz można przewidzieć, że takie systemy to przyszłość.
