В робототехнике, что такое экзоскелет?

В робототехнике экзоскелет, также известный как мощный экзоскелет, представляет собой мощный костюм, который используется для увеличения силы и / или скорости человека. Эта концепция получила широкое распространение в научной фантастике, но лишь совсем недавно она начала приобретать правдоподобие в реальном мире. Концепция привлекла наибольшее внимание американских военных и робототехнических стран Азии, таких как Япония и Южная Корея. По состоянию на 2009 год экзоскелеты были построены, но не получили широкого распространения. Также экзоскелеты широко не доступны в продаже, но это может скоро измениться. В 2008 году одна компания, Cyberdyne из Японии, начала сдавать свои костюмы в аренду.

Первая серьезная попытка построить экзоскелет, проведенный General Electric в 1965 году, была названа Hardiman. Цель проекта заключалась в создании экзоскелета, который человек мог бы использовать, чтобы поднять 1500 фунтов (680 кг), почти тонну. Проект провалился. Попытки использовать полный экзоскелет приводили к неконтролируемым движениям, которые могли бы оторвать конечность пользователя от конечности. Сам костюм весил 1500 фунтов (680 кг) и мог поднять только 750 фунтов (340 кг), когда он вообще мог двигаться. Костюм никогда не был включен с человеком внутри.

Прорывов в создании практических экзоскелетов не было до начала 2000-х годов. Примерно в это же время десятилетия исследований таких организаций, как Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны США (DARPA), наконец-то окупились. Различные группы успешно сконструировали прототипы силовых экзоскелетов. Некоторые существующие в настоящее время (ограниченные) экзоскелеты включают HAL 5 от Cyberdyne, ножки экзоскелета Honda, ножки группы биомехатроники MIT Media Lab и экзоскелет Sarcos / Raytheon XOS. Спецификации этих костюмов различаются, и некоторые не были выпущены. HAL 5 (Hybrid Assistive Limb) продается как способный увеличить грузоподъемность пользователя в пять раз.

Два основных применения экзоскелетов будут в военной и медицинской помощи. Для военных силовые экзоскелеты позволили бы солдатам носить более тяжелое оружие и больше инструментов и боеприпасов. Концепция мощного экзоскелета является центральной темой в видении вооруженных сил США для армии нового поколения. В январе 2007 года поступило сообщение о том, что Пентагон выделил средства нанотехнологу из Техасского университета Рэю Боману для разработки волокон миомера в качестве «мускулатуры» для экзоскелетов. Для медицинской помощи исследователи из нескольких университетов в Японии разработали мягкие экзоскелеты, разработанные, чтобы помочь медицинским работникам нести старые или слабые. Таким образом, экзоскелеты могут найти применение как в войне, так и в мире.

Тем не менее, есть несколько основных препятствий в разработке эффективных экзоскелетов. Самыми большими являются улучшение соотношения мощности к весу (что может помочь при использовании волокон вместо обычной мехатроники) и время автономной работы.