Нов екзоскелет под формата на ботуши: работете автономно и улеснявайте придвижването! Какво е екзоскелет - костюмът на "железния човек" на бъдещето Как да си направим екзоскелет със собствените си ръце чертежи

Направи си екзоскелет

Как можете самостоятелно да приложите екзоскелет.

За да е диво яко, както го разбирам, трябва да спре на хидравлика.
За да работи хидравличната система, трябва:

- здрава и гъвкава рамка
- минимално необходим комплектхидравлични бутала (ще ги нарека "мускулни")
-две вакуумни помпи, две барокамери с клапанна система, свързани с тръба.
- тръби, способни да издържат на високо налягане.
- източник на енергия екзоскелет
За да управлявате клапанната система:
-Малък мъртъв компютър
- около 30 сензора със седем (например) градуса пропорционални на степените на отвореност на клапаните
- специална програма, способна да чете състоянието на сензорите и да изпраща съответните команди към клапаните.

Защо е необходимо всичко това:

- "мускули" и рамката всъщност е цялата мускулно-скелетна система.
- вакуумни помпи. защо две? така че единият да увеличи налягането в барокамерите, тръбите и мускулите, а другият да го намали.
камери под налягане, свързани с тръба. в единия увеличете налягането във втория, намалете го и снабдете тръбата с клапан, който се отваря само в два случая: изравняване на налягането, осигуряване на празен ход на течността.
- клапани. това е просто и ефективна системауправление, което ще зависи от налягането в барокамерата и компютърно управление. чрез увеличаване на налягането в барокамерата чрез отваряне на клапаните на каналите на "напрегнатите мускули" ще ви позволи да извършвате определени действия чрез увеличаване на налягането върху хидравличните бутала, движещите се части на скелета (рамката).

Сензори, защо около тридесет?два за стъпалата, три за краката, шест за ръцете и 4 за гърба. как да ги подредя? срещу движение на крайниците. така че предният крак да притиска отвътре екзоскелета и сензора от вътрешната му страна. По-късно ще обясня защо е така.
- компютър с програма. основната задачакомпютъра и програмата, за да се уверите, че сензорите не изпитват натиск, тогава човекът вътре няма да почувства допълнителното съпротивление на екзоскелета, който ще се стреми да повтаря движенията на човек, независимо от активността на нервите, мускулите или други други биометрични индикатори, като по този начин позволява използването на много по-евтини сензори, отколкото например във високотехнологичните екзоскелети. сензорните сигнали за компютъра трябва да бъдат разделени на две групи: тези с безусловно управление на хидравличната система и тези, получени само ако срещуположният сензор с безусловно управление не е под налягане. Това изпълнение ще задържи крака с коляно на земята от автоматично удължаване, ако човекът не го изправи сам. Но за това човек в екзоскелета ще трябва да вдигне крака си от земята (или трябва програмно да намалите чувствителността на сензорите, задействани при условие). На примера на крака: поставете сензори с безусловен сигнал отпред, с безусловен сигнал отзад. представете си как ще се извърши движението. когато човешки крак е огънат, кракът на екзоскелета ще се огъне, дори ако цялото тегло на човека е върху сензорите, които удължават крака. Тук с помощта на акселерометър (или друг апарат, подобен на вестибуларния), можете програмно да промените безусловността на сензорните сигнали в зависимост от позицията на тялото в пространството, елиминирайки усукването на екзоскелета при падане по гръб.

Освен това, за да увеличите силата, направете ръцете с три пръста, издръжливи, можете да комбинирате хидравлика и метален кабел. ръката трябва да е отделена от човешката, тоест пред карпалната става, това ще премахне структурните трудности, свързани с намирането на човешката ръка в ръката на екзоскелета и няма да позволи нараняване на човешката ръка, както и на човешката стъпалото трябва да бъде върху глезенната става на екзоскелета и защитено.
- ръчен контрол. малко свободно пространство за две трети от свободата на движение на ръката и пръстите на човешката ръка в ръката екзоскелет и система от три пръстена на кабели, три пръста от малкия пръст до средния пръст в един, показалецът в другата и палеца в третата. целият контрол се свежда до факта, че пръстите на човек, движейки пръстена, който е поставен върху тях, превъртат сензорното колело с кабел, в зависимост от въртенето на който, пръстите на екзоскелета се огъват и разгъват. ще изключи допълнителни усилияхидравлика за удължаване или огъване на пръстите на екзоскелета над проектните му възможности. използвайте един кабел за два пръстена, един или два за един или два. Защо? защото пръстите от малкия пръст до показалеца трябва да се огъват и разгъват само в една посока, и палецв две. Ако искате, можете да проверите на собствените си ръце.

Източник на мощност екзоскелет- ето с това пак излиза страшна мудятина. Изборът на източник на захранване е необходимо само след като са направени всички необходими изчисления, дизайнът на екзоскелета е максимално оптимизиран и е измерена консумацията му.

Екзоскелетът е външна рамка, която позволява на човек да извършва наистина фантастични действия: вдига тежести, лети, бяга с голяма скорост, прави гигантски скокове и т.н. И ако си мислите, че само главните герои на „Железния човек“ или „Аватар“ имат такива устройства, тогава дълбоко се лъжете. Те са достъпни за човечеството от 60-те години. последния век; нещо повече, можете да научите как да сглобите екзоскелет със собствените си ръце! Обаче първо първо.

Екзоскелет: запознанство

Днес можете лесно да си купите екзоскелет - подобни продукти се произвеждат от Ekso Bionics и Hybrid Assistive Limb (Япония), Indego (САЩ), ReWalk (Израел). Но само ако имате допълнителни 75-120 хиляди евро. В Русия засега се произвеждат само медицински екзоскелети. Те са проектирани и произведени от Exoathlet.

Първият екзоскелет е направен от учени от General Electric и американските военни корпорации през шейсетте години на миналия век. Наричаше се Хардиман и можеше свободно да вдига във въздуха товар от 110 кг. Човекът, който постави това устройство в процеса, изпита натоварване, като при вдигане на 4,5 кг! Само сега самият Хардиман тежеше всичките 680 кг. Ето защо той не беше много търсен.

Всички екзоскелети са разделени на три типа:

напълно роботизиран;

за крака.

Съвременните робокостюми тежат от 5 до 30 кг и повече. Те са както активни, така и пасивни (работят само по команда на оператора). Според предназначението си екзоскелетите се делят на военни, медицински, промишлени и космически. Помислете за най-забележителните от тях.

Най-впечатляващите екзоскелети на нашето време

Разбира се, в близко бъдеще няма да работи да сглобите такива екзоскелети със собствените си ръце у дома, но си струва да ги опознаете:

DM (машина за мечти). Това е напълно автоматичен хидравличен екзоскелет, който се управлява от гласа на своя оператор. Устройството тежи 21 кг и е в състояние да издържи на човек с тегло до един център. Досега се използва за рехабилитация на пациенти, които не могат да ходят поради заболявания на централната нервна система или други нервно-мускулни заболявания. Приблизителната цена е 7 милиона рубли.
Exo GT. Мисията на този екзоскелет е същата като на предишния - помага на хора с патологии на двигателните функции на краката. Характеристиките са подобни на предишния, цената е 7,5 милиона рубли.
ReWalk. Той е предназначен да даде движение на хора с парализа на долните крайници отново. Устройството тежи 25 кг и е в състояние да работи без презареждане в продължение на 3 часа. Екзоскелетът се предлага в Европа и САЩ в размер на 3,5 милиона рубли.
REX. Днес това устройство може да бъде закупено в Русия за 9 милиона рубли. Екзоскелетът дава на хората с парализа на краката не само самостоятелно ходене, но и способността да стоят/седят, да се обръщат, да ходят по луната, да слизат по стълби и т.н. REX се управлява от джойстик, който може да функционира без презареждане през целия ден.
HAL (хибриден помощен крайник). Има две версии - за ръце и за ръце/крака/торс. Това изобретение позволява на оператора да вдигне тежест 5 пъти по-тежка от ограничението за човек. Използва се и за рехабилитация на парализирани хора. Този екзоскелет тежи само 12 кг, а зарядът му е достатъчен за 1,0-1,5 часа.

Как да направите екзоскелет със собствените си ръце: Джеймс Хаксмит Хобсън

Първият и засега единствен човек, който е успял да проектира екзоскелет в извънлабораторни условия, е канадският инженер Джеймс Хобсън. Изобретателят сглобил устройство, което му позволява свободно да повдига 78-килограмови шлакови блокове във въздуха. Екзоскелетът му работи на пневматични цилиндри, които се захранват с енергия от компресора, а устройството се управлява с дистанционно управление.

Канадецът не пази изобретението си в тайна. Можете да разберете как да сглобите екзоскелет със собствените си ръце, следвайки неговия пример на уебсайта на инженера и в неговия канал в YouTube. Въпреки това, имайте предвид, че тежестта, повдигана от такъв екзоскелет, лежи единствено върху гръбнака на оператора.

Направи си сам екзоскелет: приблизителна диаграма

Няма подробни инструкции, които ви позволяват лесно да сглобите екзоскелет у дома. Ясно е обаче, че ще са необходими:

рамка, характеризираща се със здравина и мобилност;
хидравлични бутала;
камери под налягане;
вакуумни помпи;
източник на енергия;
издръжливи тръби, които могат да издържат на високо налягане;
Компютър за управление;
сензори;
софтуер, който ви позволява да изпращате и конвертирате информация от сензори за правилната работаклапани.

Как приблизително ще работи този състав:

Едната помпа трябва да увеличи налягането в системата, а другата - да намали.
Работата на клапаните зависи от налягането в камерите под налягане, чието увеличаване / намаляване ще контролира системата.
Разположението на сензорите (срещу движението на крайниците): шест - ръце, четири - гръб, три - крака, два крака (общо повече от 30).
Софтуерът трябва да елиминира натиска върху сензорите.
Сигналите на сензорите трябва да бъдат разделени на условни (информацията от тях е полезна, ако безусловният сензор не „говори“ за налягането, което изпитва) и безусловни. Условността / безусловността на тези елементи може да се определи например чрез акселерометър.
Ръцете на екзоскелета са с три пръста, отделени от китката на оператора, за да се предотвратят наранявания и да се даде допълнителна сила.
Източникът на захранване се избира след сглобяване и пробно тестване на екзоскелета.

Засега само в областта на рехабилитацията те вече започват да навлизат в живота ни. Има изобретатели, които могат да изградят такова устройство извън лабораторията. Напълно възможно е в близко бъдеще всеки ученик да може да сглоби екзоскелета на Stalker със собствените си ръце. Вече е възможно да се предвиди, че подобни системи са бъдещето.

Спомням си как след като гледах Аватар, бях напълно зашеметен от показаните там екзоскелети. Оттогава мисля, че тези умни парчета желязо са бъдещето. Аз също много искам да прикача моите изострени ръце към тази тема от грешната страна. Освен това, според аналитичната агенция ABI Research, глобалният пазар на екзоскелети до 2025 г. ще бъде $1,8 млрд. На този етап, без да съм техник, инженер, архитект и програмист, съм малко объркан. Мисля как да подходя към тази тема. Ще се радвам, ако в коментарите към статията бъдат отбелязани хора, които потенциално биха проявили интерес да участват в подобни проекти.
В момента има четири ключови компании, работещи на пазара на екзоскелети: американски Indego, израелски ReWalk, японски Hybrid Assistive Limb и Ekso Bionics. Средната цена на продуктите им е от 75 до 120 хиляди евро. В Русия хората също не седят без работа. Например, компанията Exoathlet активно работи върху медицински екзоскелети.

Първият екзоскелет е разработен съвместно от General Electric и военните на Съединените щати през 60-те години и е наречен Hardiman. Той може да вдигне 110 кг със сила, приложена при вдигане на 4,5 кг. Това обаче беше непрактично поради значителната си маса от 680 кг. Проектът не беше успешен. Всеки опит за използване на пълния екзоскелет завършваше с интензивно неконтролируемо движение, в резултат на което никога не беше напълно тестван с човек вътре. По-нататъшните изследвания се фокусират върху една страна. Въпреки че е трябвало да вдигне 340 кг, теглото й е 750 кг, което е два пъти по-голяма сила на повдигане. Без да сглобявате всички компоненти за работа практическа употребапроектът Hardiman беше ограничен.

След това ще има кратък разказ за съвременните екзоскелети, които по един или друг начин са достигнали нивото на комерсиална реализация.

1. Самостоятелно ходене. Не изисква патерици или други средства за стабилизиране, като същевременно оставя ръцете свободни.
4. Екзоскелетът на крака ви позволява: да стоите/приклекнете, да се обръщате, да ходите назад, да стоите на един крак, да се изкачвате по стълби, да ходите по различни, дори наклонени повърхности.
5. Устройството е много лесно за управление - всички функции се активират с помощта на джойстика.
6. Устройството може да се използва през целия ден благодарение на подвижната батерия с голям капацитет.
7. С леко тегло от само 38 килограма, REX може да поддържа потребител с тегло до 100 килограма и с височина от 1,42 до 1,93 метра.
8. Удобна системафиксацията не причинява никакъв дискомфорт, дори ако го носите през целия ден.
9. Също така, когато потребителят не се движи, а просто стои неподвижно, REX не губи енергията на батерията.
10. Достъп до сгради без рампи, благодарение на възможността за изкачване по стълбите без помощ.

HAL

хал ( Хибриден помощен крайник) - е роботизиран екзоскелет с горни крайници. На този моментса разработени два прототипа - HAL 3 (възстановяване на двигателната функция на краката) и HAL 5 (възстановяване на работата на ръцете, краката и торса). С HAL 5 операторът може да повдига и пренася предмети с до пет пъти максимално тегло при нормални условия.

Цена в Русия: обещано за 243 600 рубли. Информацията не можа да бъде потвърдена.

Характеристики и спецификации:

1. Теглото на уреда е 12 кг.
3. Устройството може да работи от 60 до 90 минути без презареждане.
4. Екзоскелетът се използва активно при рехабилитацията на пациенти с патология на двигателните функции на долните крайници поради нарушения на централната нервна системаили като следствие от нервно-мускулни заболявания.

Преходка

Rewalk е екзоскелет, който позволява на параплегиците да ходят. Подобно на външен скелет или биоелектронен костюм, устройството ReWalk използва специални сензори за откриване на отклонения в равновесието на човек и след това ги трансформира в импулси, които нормализират движенията му, което позволява на човек да ходи или да стои. ReWalk вече се предлага в Европа и вече е одобрен от FDA в Съединените щати.

Цена в Русия:от 3,4 милиона рубли (по поръчка).

Характеристики и спецификации:

1. Теглото на уреда е 25 кг.
2. Екзоскелетът може да издържи до 80 кг.
3. Устройството може да работи до 180 минути без презареждане.
4. Време за зареждане на батерията 5-8 часа
5. Екзоскелетът се използва активно при рехабилитация на пациенти с патология на двигателните функции на долните крайници поради нарушения на централната нервна система или в резултат на нервно-мускулни заболявания.

Ексо бионик

Ekso GT е друг проект за екзоскелет, който помага на хората с тежки мускулно-скелетни заболявания да възвърнат своята мобилност.

Цена в Русия:от 7,5 милиона рубли (по поръчка).

Характеристики и спецификации:

1. Теглото на уреда е 21,4 кг.
2. Екзоскелетът може да издържи до 100 кг.
3. Максимална ширина на ханша: 42см;
4. Тегло на батерията: 1,4 кг;
5. Размери (ВxШxД): 0,5 x 1,6 x 0,4 m.
6. Екзоскелетът се използва активно при рехабилитация на пациенти с патология на двигателните функции на долните крайници поради нарушения на централната нервна система или в резултат на нервно-мускулни заболявания.

DM

Д.М. ( машина за мечти) е хидравличен автоматизиран екзоскелет със система за гласово управление.

Цена в Русия: 700 000 рубли.

Характеристики и спецификации:

1. Теглото на уреда е 21 кг.
2. Екзоскелетът трябва да поддържа теглото на потребителя до 100 кг.
3. Обхватът на приложение може да бъде много по-широк от рехабилитацията на пациенти с патология на двигателните функции на долните крайници поради нарушения на централната нервна система или в резултат на нервно-мускулни заболявания. Това може да бъде индустрия, строителство, шоубизнес и модна индустрия.

Въпроси за обсъждане:

1. Какъв е оптималният състав на проектния екип?
2. Каква е цената на проекта в началния етап?
3. Какви са клопките?
4. Как виждате оптималната времева рамка за изпълнение на проекта от идеята до комерсиалното стартиране?
5. Струва ли си да започнем подобен проект сега и защо?
6. Каква трябва да бъде географията и разширяването на пазара?
7. Готови ли сте лично да участвате в подобен проект и ако да, в какво качество?

Z.Y.Ще се радвам на конструктивна дискусия, мнения, аргументи и аргументи за и против в коментарите. Сигурен съм, че не съм единственият, който мисли за това. Междувременно съм сигурен, че екзоскелетът е такъв нов iPhoneв световната популярна култура на хоризонта на следващите десет години.

Понастоящем има четири ключови компании, работещи на пазара на екзоскелет: American Indego, Israeli ReWalk, Japanese Hybrid Assistive Limb и Ekso Bionics. Средната цена на продуктите им е от 75 до 120 хиляди евро. В Русия хората също не седят без работа. Например, компанията Exoathlet активно работи върху медицински екзоскелети.

Първият екзоскелет е разработен съвместно от General Electric и военните на Съединените щати през 60-те години и е наречен Hardiman. Той може да вдигне 110 кг със сила, приложена при вдигане на 4,5 кг. Това обаче беше непрактично поради значителната си маса от 680 кг. Проектът не беше успешен. Всеки опит за използване на пълния екзоскелет завършваше с интензивно неконтролируемо движение, в резултат на което никога не беше напълно тестван с човек вътре. По-нататъшните изследвания се фокусират върху една страна. Въпреки че трябваше да вдигне 340 кг, теглото й беше 750 кг, което беше два пъти повече от товароносимостта. Без да се съберат всички компоненти за работа, практическото приложение на проекта Hardiman беше ограничено.

REX

Характеристики и спецификации:
1. Самостоятелно ходене. Не изисква патерици или други средства за стабилизиране, като същевременно оставя ръцете свободни.
4. Екзоскелетът на крака ви позволява: да се изправяте, да сядате, да се обръщате, да ходите назад, да стоите на един крак, да се изкачвате по стълби, да ходите по различни, дори наклонени повърхности.
5. Устройството е много лесно за управление - всички функции се активират с помощта на джойстика.
6. Устройството може да се използва през целия ден благодарение на подвижната батерия с голям капацитет.
7. С леко тегло от само 38 килограма, REX може да поддържа потребител с тегло до 100 килограма и с височина от 1,42 до 1,93 метра.
8. Удобната система за фиксиране не причинява дискомфорт, дори ако я носите през целия ден.
9. Също така, когато потребителят не се движи, а просто стои, REX не губи енергията на батерията.
10. Достъп до сгради без рампи, благодарение на възможността за изкачване по стълбите без помощ.

Първият екзоскелет е разработен съвместно от General Electric и военните на Съединените щати през 60-те години и е наречен Hardiman. Той може да вдигне 110 кг със сила, приложена при вдигане на 4,5 кг. Това обаче беше непрактично поради значителната си маса от 680 кг. Проектът не беше успешен. Всеки опит за използване на пълния екзоскелет завършваше с интензивно неконтролируемо движение, в резултат на което никога не беше напълно тестван с човек вътре. По-нататъшните изследвания се фокусират върху една страна. Въпреки че е трябвало да вдигне 340 кг, теглото й е 750 кг, което е два пъти по-голяма сила на повдигане. Без да се съберат всички компоненти за работа, практическото приложение на проекта Hardiman беше ограничено.

1. Самостоятелно ходене. Не изисква патерици или други средства за стабилизиране, като същевременно оставя ръцете свободни.
4. Екзоскелетът на крака ви позволява: да стоите/приклекнете, да се обръщате, да ходите назад, да стоите на един крак, да се изкачвате по стълби, да ходите по различни, дори наклонени повърхности.
5. Устройството е много лесно за управление - всички функции се активират с помощта на джойстика.
6. Устройството може да се използва през целия ден благодарение на подвижната батерия с голям капацитет.
7. С леко тегло от само 38 килограма, REX може да поддържа потребител с тегло до 100 килограма и с височина от 1,42 до 1,93 метра.
8. Удобната система за фиксиране не причинява дискомфорт, дори ако я носите през целия ден.
9. Също така, когато потребителят не се движи, а просто стои неподвижно, REX не губи енергията на батерията.
10. Достъп до сгради без рампи, благодарение на възможността за изкачване по стълбите без помощ.

HAL

хал ( Хибриден помощен крайник) - е роботизиран екзоскелет с горни крайници. Към момента са разработени два прототипа - HAL 3 (възстановяване на двигателната функция на краката) и HAL 5 (възстановяване на работата на ръцете, краката и торса). С HAL 5 операторът може да повдига и пренася предмети с до пет пъти максимално тегло при нормални условия.

Цена в Русия: обещано за 243 600 рубли. Информацията не можа да бъде потвърдена.

Характеристики и спецификации:

1. Теглото на уреда е 12 кг.
3. Устройството може да работи от 60 до 90 минути без презареждане.
4. Екзоскелетът се използва активно при рехабилитацията на пациенти с патология на двигателните функции на долните крайници поради нарушения на централната нервна система или в резултат на нервно-мускулни заболявания.

Преходка

Цена в Русия:от 3,4 милиона рубли (по поръчка).

Характеристики и спецификации:

Ексо бионик

Цена в Русия:от 7,5 милиона рубли (по поръчка).

Характеристики и спецификации:

DM

Д.М. ( машина за мечти) е хидравличен автоматизиран екзоскелет със система за гласово управление.

Цена в Русия: 700 000 рубли.

Характеристики и спецификации:

Въпроси за обсъждане:

Z.Y.Ще се радвам на конструктивна дискусия, мнения, аргументи и аргументи за и против в коментарите. Сигурен съм, че не съм единственият, който мисли за това. Междувременно съм сигурен, че екзоскелетът е новият iPhone в световната популярна култура на хоризонта на следващите десет години.