Brian Curtis
0 
2523
45
U Rub sutrašnjice, kritički priznati znanstvenofantastični film objavljen ovog ljeta, vojnici se bore protiv stranaca s pogonom na egzoskelete koji povećavaju njihovu snagu, brzinu i okretnost. Na srebrnom ekranu, pored eksplozija i vanzemaljskih neprijatelja, ideje izgledaju kao holivudski izum - ali bliži su stvarnosti nego što biste mislili.
Istraživanja egzoskeleta provode se već više od jednog stoljeća, što je rezultiralo nizom održivih prototipova. Iznenađujuće se ipak manje fokusiraju na super-ljudsku snagu, a više na poboljšanje izdržljivosti i kvalitete života. Istraživači na terenu vide budućnost 4 tehnologije koje bi mogle promijeniti svijet 4 tehnologije koje bi mogle promijeniti svijet u ovom trenutku je tako uzbudljivo vrijeme za život, jer znanost i tehnologija potiču čovječanstvo naprijed s tako nevjerojatnom brzinom. Tko bi prije deset godina pomislio da ćemo svima imati pristup jednim dodirom ... kao maraton, umjesto sprinta.
Exo-Povijest
Ljudski egzoskeleti pojavljuju se u pričama znanstvene fantastike od 1950-ih, ali prvi pravi egzoskelet izumio je pola stoljeća ranije ruski izumitelj Nicholas Yagn. Unatoč svojoj zemlji prebivališta, 1890. godine odlučio je podnijeti patent Patentnom uredu Sjedinjenih Država. Izum je opisao kao:
[…] Niz opruga prilagođenih da poduzmu težinu cijelog tijela i pohranjuju i akumuliraju snagu koja se na taj način stvara, zajedno sa snagom kojom se daje takav udio teške težine u pokretu. - Nicholas Yagn, izumitelj
Također se koristio i njegov egzoskelet “akumulatori komprimirane tekućine” za pohranu energije. Prema Nicholasu, njegov izum korisnicima je pružio bolju pokretljivost i smanjio naprezanje trčanja i skakanja po tijelu. Oprostite, obožavatelji steam-punka; ovo nije bio stroj za pogon zupčanika.
Prvi pokretački egzoskelet, nazvan Hardiman, razvio je General Electric krajem 1960-ih. Odijelo je bilo masivno i brbljavo poput masivnih borbenih odijela što su ih zamislili znanstvenici. Dizajniran je tako da znatno poveća korisničku snagu, ali njegovi izumitelji nikada nisu u potpunosti prikovali kontrole i zahtjeve za napajanjem. Kao što je navedeno u završnom izvještaju projekta:
Problem sučelja čovjek-stroj u prototipu Hardiman I bio je ozbiljan. Visoka dobit, složenost sustava s više zglobova i intimna spojka čovjeka i stroja naložili su brojna dizajnerska ograničenja i postavili velike zahtjeve postojećoj tehnologiji.
Neuspjeh Hardimana pokazao je ekstremne poteškoće u razvoju egzoskeleta sa tehnologijom te ere. Drugi pokušaj nije učinjen sve do ranih 1990-ih, kada su istraživači u Kawasakiju započeli rad na Power Assist Suit, eksoskeletu osmišljenom da pomogne medicinskim radnicima u preseljavanju nepokretnih pacijenata.
Eksplozija novog razvoja dogodila se nakon prijelaza stoljeća. Japanska tvrtka Cyberdyne predstavila je koncept egzoskeleta HAL-3, Berkeley je razvio egzoskelet donjeg dijela tijela zvan Bleex kako bi pomogao vojnicima u prenošenju teških tereta na velike udaljenosti, a Honda je sastavila par egzoskeleta donjeg dijela tijela dizajniranih za djelomično pokretne ljude kojima bi inače mogao biti potreban štap ili šetač.
Snaga
Neuspjeli Hardiman projekt je ona vrsta odijela koju većina ljudi pomisli kad im se kaže da zamisle egzoskelet. Mnogi od nas sjećaju se slike iz fikcije, poput slavnog egzoskeleta kojeg je upravljao Sigourney Weaver (ili bolje rečeno, kaskader skriven iza nje) u Stranci.
Masivan egzoskelet sigurno može zadiviti publiku, ali njegova praktična upotreba je ograničena. Baterijama i dalje nedostaje izdržljivosti potrebne za napajanje zvjerski stroja tijekom dugog vremenskog razdoblja, a veliki egzoskelet ne može mnogo postići viljuškar, dizalica ili drugo vozilo. Moderni egzoskeleti usredotočeni su na poboljšanje ljudi na praktične načine koji mogu biti korisni svaki dan u raznim situacijama.
Jedan od najnovijih dizajna je ljudski univerzalni nosač tereta, ili HULC, vojni egzoskelet koji je dizajnirao Lockheed-Martin da uvelike poboljša fizičke sposobnosti vojnika. Osnovna ideja, kako je to izjavio voditelj programa Jim Ni i detaljno opisana u priopćenju tvrtke, jest povećati izdržljivost i snagu uz istovremeno smanjenje rizika od ozljeda.
To [HULC] omogućuje vojnicima da rade ono što danas ne mogu, a istovremeno ih štiti od mišićno-koštanih ozljeda. - Jim Ni, voditelj programa HULC-a
To se ne razlikuje mnogo od prednosti koje je Nicholas Yagn tvrdio za svoj egzoskelet prije više od jednog stoljeća, ali moderna tehnologija znači da istraživači mogu bolje realizirati tu ideju. HULC može pomoći prodavačima da nose teret do 200 kilograma po raznim terenima, dok umanjuje rizik od ozljeda koje mogu usporiti vojnika na terenu. Baterije napajaju egzoskelet, težak preko pedeset kilograma, a životni vijek može se produljiti do 72 sata posebnom opremom.
No, Lockheed-Martin nije jedina tvrtka na ovom polju. Raytheon je proveo posljednjih osam godina razvijajući XOS, koji se nada da će ispuniti istu ulogu kao HULC. Za razliku od svog konkurenta, XOS pokriva znatan dio korisnikova donjeg i gornjeg dijela tijela. Njeni izumitelji navode sličnu maksimalnu nosivost od najmanje 200 kilograma, ali pojačana snaga proteže se i na rukama, koje uz malo napora mogu izdržati i do pedeset kilograma.
Ne samo za vojnike
U međuvremenu, u Japanu Cyberdyne je nastavio s razvojem svog eksoskeleta HAL-5. Za razliku od svojih američkih vršnjaka, ovaj je uređaj izrađen za civilnu, a ne vojnu upotrebu. Tvrtka istražuje nekoliko modela koje koriste industrijski radnici, osobni i medicinski profesionalci za katastrofe.
Model s donjim udovima dizajniran za pomoć u rehabilitaciji osoba s poteškoćama u mobilnosti odobren je za uporabu u Europi i koristi se u kliničkim ispitivanjima. Prvo suđenje, završeno u travnju ove godine, sugerira da egzoskelet pruža a “vrlo značajno poboljšanje” do pokretljivosti kada se nosi i također s vremenom poboljšava sposobnost pacijenta da se kreće bez egzoskelet. Međutim, samo je osam pacijenata bilo dio studije, pa je potrebno učiniti više posla kako bi se potvrdile prednosti HAL-a.
Još jedan civilni egzoskelet koji prima pažnju je ReWalk, egzoskelet donjeg tijela koji odgovara ulozi sličnoj HAL-u. ReWalk koristi motore s malom snagom kako bi pomogao u pokretljivosti, nudeći cjelodnevni vijek trajanja baterije. Za razliku od HAL-a, ReWalk se mora koristiti s šipkama, ali ima i daljnji napredak u razvoju te je odobren u nekoliko zemalja. ReWalk se može koristiti za rehabilitaciju ili se može kupiti za osobnu upotrebu kao alternativa invalidskim kolicima ili skuterima s pogonom.
Baterije nisu uključene
FORTIS, koji je tek počeo testirati ove godine, najnoviji je egzoskelet Lockheed-Martina. Iako prvu rundu ispitivanja provodi mornarica, ovaj egzoskelet, za razliku od HULC-a, namijenjen je samo civilnoj uporabi. To ojačava tijelo korisnika, smanjujući naprezanje prilikom rukovanja teškim alatima, mornarička mehanizacija često koristi za popravak brodova.
Nošenjem egzoskeleta FORTIS, operatori mogu držati težinu tog teškog alata duže vrijeme sa smanjenim umorom. - Adam Miller, direktor novih inicijativa, Lockheed-Martin
Iako mu nedostaju baterije, FORTIS ima impresivne sposobnosti. To može pomoći korisnicima da zadrže do 36 kilograma “bez napora.” To u početku možda ne zvuči previše, ali zapamtite da mehaničari takvim alatima koriste satima svakog dana. Bilo koja značajna težina može postati zamorna nakon nekoliko minuta. Egzoskelet također pomaže prenijeti te terete na tlo, smanjujući opterećenje na leđima i nogama korisnika.
Ova vrsta egzoskeleta, ukoliko se pokaže uspješnom, mogla bi biti velika prednost građevinskim i industrijskim radnicima koji moraju svakodnevno dizati skromna opterećenja. Ozljede vezane uz rad još su česte na tim poljima i s vremenom mogu u velikoj mjeri smanjiti kvalitetu života veterana tih polja.
Nedostatak snage FORTIS-a također smanjuje složenost i troškove, čineći ideju privlačnijom za široko postavljanje. Ipak, FORTIS je rano u razvoju; prvi je put najavljen tek prošlog mjeseca. Većina ostalih projekata egzoskeleta razvijena je već godinama, a u nekim slučajevima i desetljećima, tako da ovaj projekt još uvijek ima zaokret.
Još uvijek čovjek, ali bolji
Fokus modernog egzoskeleta pomaknuo se s povećanja snage i brzine na povećanje izdržljivosti. U tom smislu cilj nije učiniti nas mnogo bržim ili jačim nego prije, već nas učiniti trajnijima i poboljšati našu kvalitetu života. Iako nije glamurozan, ovaj pristup ima smisla; osvojili smo dizanje teških tereta s viljuškarom.
Ozljede i iscrpljenost, međutim, neprijatelji su koje još moramo pobijediti. Umorni, ozlijeđeni vojnik vjerojatno će usporiti cijelu svoju jedinicu i manje je sposoban reagirati na prijetnje, a procjena iz 2013. utvrđena za ozljede na poslu koštala je i do 250 milijardi dolara godišnje samo u Sjedinjenim Državama. Smanjenje naprezanja i povećanje izdržljivosti mogu imati koristi od pešadije u borbi do zdravstvenih radnika koji prelaze pacijente između kreveta, tako da ćemo vjerojatno vidjeti da će egzoskeleti nastaviti sa novim pristupom u narednom desetljeću. Egzoskeleti nam neće dati super-ljudsku snagu ili brzinu plamljenja - barem ne uskoro. Ali oni će nam pomoći da živimo duže, bolje živote Kako tehnologija može utjecati na ljudsku evoluciju Kako tehnologija može utjecati na ljudsku evoluciju Ne postoji niti jedan aspekt ljudskog iskustva kojeg tehnologija nije dotaknula, uključujući naša tijela. .
Kreditna slika: Lockheed-Martin, Cyberdyne