Fél évszázaddal az exoskeletonok területén végzett munka megkezdése után ennek a berendezésnek az első mintái készen állnak a teljes körű munkára. A Lockheed Martin nemrég azzal dicsekedett, hogy HULC (Human Universal Load Carrier) projektjét nemcsak a Pentagonnal tesztelték terepen, hanem készen áll a sorozatgyártásra. Az exoskeleton HULC most más vállalatok több hasonló projektje által "hátul lélegzik". De a tervek ilyen bősége nem volt mindig.
Valójában a múlt század első felében jelent meg az ötlet, hogy bármilyen olyan eszközt hozzanak létre, amelyet egy személy viselhet, és jelentősen javíthatja fizikai tulajdonságait. Bizonyos időkig azonban ez csak a sci -fi írók újabb fogalma volt. Egy gyakorlatilag alkalmazható rendszer kifejlesztését csak az ötvenes évek végén kezdték el. A General Electric az amerikai hadsereg égisze alatt Hardiman elnevezésű projektet indított. A technikai feladat merész volt: a GE exoskeletonjának lehetővé kellett tennie egy személy számára, hogy akár másfél ezer font (körülbelül 680 kilogramm) súlyú terheléssel is működjön. Ha a projekt sikeresen befejeződik, a Hardiman exoskeletonnak nagy kilátásai vannak. Tehát a hadsereg új technológiát akart használni a légi fegyvergyártók munkájának megkönnyítésére. Emellett nukleáris tudósok, építők és sok más iparág képviselői is "sorban voltak". De még tíz évvel a program kezdete után sem tudtak a General Electric mérnökei mindent lefordítani fémre. Számos prototípus készült, köztük egy működő mechanikus kar. A Hardymen hatalmas karma hidraulikus meghajtású volt, és 750 font terhet (körülbelül 340 kg) tudott emelni. Egy működőképes "kesztyű" alapján létre lehetett hozni egy másodikat. A tervezők azonban újabb problémával szembesültek. Az exoskeleton mechanikus "lábai" nem akartak megfelelően működni. A Hardiman prototípus egy karral és két támasztólábbal 750 kilogramm alatt volt, míg a maximális tervezési kapacitás kisebb volt a saját súlyánál. Ennek a súlynak és az exoskeleton központosításának sajátosságai miatt a teher felemelésekor az egész szerkezet gyakran rezegni kezdett, ami többszörös felboruláshoz vezetett. A projekt szerzői keserű iróniával „Szent Vitus mechanikus táncának” nevezték ezt a jelenséget. Hiába küzdöttek a General Electric tervezői, nem sikerült megbirkózniuk az igazítással és a rezgésekkel. A 70 -es évek elején a Hardiman projekt lezárult.
A következő években az exoszkeletonok irányában végzett munka inaktívvá vált. Időről időre különböző szervezetek kezdtek foglalkozni velük, de szinte mindig nem következett a kívánt eredmény. Ugyanakkor az exoszkeleton létrehozásának célja nem mindig volt katonai felhasználása. A 70 -es években a Massachusetts Institute of Technology munkatársai, sok siker nélkül, kifejlesztettek ilyen osztályú berendezéseket, amelyeket mozgásszervi sérülésekkel élők rehabilitációjára terveztek. Sajnos ekkor a mérnökök is akadályozták az öltöny különböző részeinek szinkronizálását. Meg kell jegyezni, hogy az exoszkeletonok számos olyan jellegzetes tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek nem könnyítik meg a létrehozásukat. Így az emberi kezelő fizikai képességeinek jelentős javulásához megfelelő energiaforrás szükséges. Ez utóbbi növeli az egész készülék méreteit és saját tömegét. A második bökkenő a személy és az exoskeleton kölcsönhatásában rejlik. Az ilyen berendezések működési elve a következő: egy személy bármilyen mozgást végez a karjával vagy a lábával. A végtagjaihoz tartozó speciális érzékelők fogadják ezt a jelet, és továbbítják a megfelelő parancsot a működtető elemekhez - hidraulikus vagy elektromos mechanizmusokhoz. A parancsok kiadásával egyidejűleg ugyanezek az érzékelők biztosítják, hogy a manipulátorok mozgása megfeleljen a kezelő mozgásának. A mérnökök a mozgások amplitúdóinak szinkronizálása mellett az időzítés kérdésével is szembesülnek. A lényeg az, hogy minden szerelőnek van egy bizonyos reakcióideje. Ezért a minimálisra kell csökkenteni az exoskeleton megfelelő használata érdekében. A kicsi, kompakt exoszkeletonok esetében, amelyeket most hangsúlyoznak, az ember és a gép mozgásának szinkronizálása kiemelt prioritást élvez. Mivel a kompakt exoskeleton nem teszi lehetővé a támasztófelület növelését, stb., A szerelők, akiknek nincs idejük az emberrel együtt mozogni, hátrányosan befolyásolhatják a használatot. Például egy mechanikus "láb" idő előtti mozgása ahhoz a tényhez vezethet, hogy egy személy egyszerűen elveszíti az egyensúlyát és elesik. És ez messze nem minden probléma. Nyilvánvaló, hogy az emberi lábnak kevesebb szabadsági foka van, mint a kéznek, nem beszélve a kézről és az ujjakról.
A katonai exoskeletonok legújabb története 2000 -ben kezdődött. Ezután a DARPA amerikai ügynökség kezdeményezte az EHPA program (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons for emberi teljesítmény növelése) program elindítását. Az EHPA program egy nagyobb Land Warrior projekt része volt, amelynek célja a jövő katonájának megjelenése volt. 2007 -ben azonban a Land Warriort törölték, de exoskeleton részét folytatták. Az EHPA projekt célja az volt, hogy létrehozzák az ún. egy teljes exoskeleton, amely magában foglalta az emberi karok és lábak erősítőit. Ugyanakkor nem volt szükség fegyverekre vagy fenntartásokra. A DARPA és a Pentagon felelős tisztviselői jól tudták, hogy az exoszkeletonok jelenlegi helyzete egyszerűen nem teszi lehetővé további funkciók felszerelését. Ezért az EHPA program feladatmeghatározása csak azt a lehetőséget jelenti, hogy egy katona hosszú ideig hordoz egy exoskeleton körülbelül 100 kilogramm súlyú terhet, és növelheti a mozgási sebességét.
Sacros és a Berkeley Egyetem (USA), valamint a japán Cyberdyne Systems kifejezte vágyát, hogy részt vegyen az új technológia fejlesztésében. Tizenkét év telt el a program kezdete óta, és ez idő alatt a résztvevők összetétele némi változáson ment keresztül. Sacros mára a Raytheon konszern részévé vált, az egyetem Berkeley Bionics nevű tanszéke pedig a Lockheed Martin részlegévé vált. Így vagy úgy, most három prototípusú exoskeleton készült az EHPA program keretében: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL és Raytheon XOS.
A felsorolt exoszkeletonok közül az első - HULC - nem teljes mértékben megfelel a DARPA követelményeknek. A tény az, hogy a 25 kilogrammos konstrukció csak háttámasztó rendszert és mechanikus "lábakat" tartalmaz. A kézi támogatás nem valósul meg a HULC -ben. Ugyanakkor a HULC kezelő fizikai képességei megnövekednek annak a ténynek köszönhetően, hogy a háttámasztó rendszeren keresztül a karokra nehezedő terhelés nagy része az exoskeleton erőelemeire száll át, és végül "a földbe" megy. Az alkalmazott rendszernek köszönhetően a katona akár 90 kilogramm rakományt is szállíthat, és ugyanakkor megtapasztalhatja a hadsereg minden szabványának megfelelő terhet. A HULC-t lítium-ion akkumulátor táplálja, amely akár nyolc órát is bír. Gazdaságos módban egy exoskeletonban lévő személy 4-5 kilométeres sebességgel tud járni. A HULC maximális lehetséges sebessége 17-18 km / h, de a rendszer ilyen működési módja jelentősen csökkenti az üzemidőt egy akkumulátor töltéssel. A jövőben a Lockheed Martin azt ígéri, hogy üzemanyagcellákkal látja el a HULC -t, amelyek kapacitása elegendő lesz egy napi működéshez. Ezenkívül a későbbi verziókban a tervezők "robot" kezeket ígérnek, ami jelentősen növeli az exoskeleton felhasználó képességeit.
A Raytheon eddig két, kissé hasonló exoskeletont mutatott be XOS-1 és XOS-2 indexekkel. Súly- és méretparamétereikben, és ennek következtében számos gyakorlati jellemzőben különböznek egymástól. A HULC -val ellentétben az XOS család kézi tehermentesítő rendszerrel van felszerelve. Mindkét exoskeleton körülbelül 80-90 kilogrammot képes emelni saját súlyából. Figyelemre méltó, hogy mindkét XOS kialakítása lehetővé teszi különféle manipulátorok felszerelését a mechanikus karokra. Meg kell jegyezni, hogy az XOS-1 és XOS-2 eddig jelentős energiafogyasztással rendelkezik. Emiatt még nem önállóak, és külső tápegységet igényelnek. Ennek megfelelően a maximális haladási sebesség és az akkumulátor élettartama nem jöhet szóba. A Raytheon szerint azonban a kábeláram igénye nem lesz akadálya az XOS használatának a raktárakban vagy katonai bázisokon, ahol megfelelő áramforrás áll rendelkezésre.
Az EHPA program harmadik mintája a Cyberdyne HAL. Ma a HAL-5 verzió releváns. Ez az exoszkeleton bizonyos mértékig az első kettő keveréke. A HULC -hoz hasonlóan önállóan is használható - az elemek 2,5-3 órát bírnak. Az XOS családdal a Cyberdyne Systems fejlesztését egyesíti a tervezés „teljessége”: a karok és a lábak támasztórendszereit is magában foglalja. A HAL-5 teherbírása azonban nem haladja meg a pár tíz kilogrammot. Hasonló a helyzet ennek a fejlesztésnek a gyorsaságával. A tény az, hogy a japán tervezők nem a katonai felhasználásra, hanem a fogyatékkal élők rehabilitációjára összpontosítottak. Nyilvánvaló, hogy az ilyen felhasználóknak egyszerűen nincs szükségük nagy sebességre vagy terhelhetőségre. Ennek megfelelően, ha a hadsereget a jelenlegi állapotában érdekli a HAL-5, akkor az alapján új exoszkeletont lehet készíteni, katonai használatra élesítve.
Az EHPA versenyre benyújtott ígéretes exoskeletonok közül az összes lehetőség közül eddig csak a HULC jutott el a katonasággal közösen végzett tesztelésig. Más projektek számos jellemzője még mindig nem teszi lehetővé a terepi kísérletek megkezdését. Szeptemberben több HULC készletet küldünk részenként, hogy tanulmányozzák az exoskeleton tulajdonságait valós körülmények között. Ha minden simán megy, a nagyüzemi gyártás 2014-15-ben kezdődik.
Időközben a tudósok és a tervezők jobb koncepciókkal és tervekkel rendelkeznek. Az exoszkeletonok területén a leginkább várt innováció a robotkesztyű. A meglévő manipulátorok még nem túl kényelmesek kézi használatra szerszámok és hasonló tárgyak használatához. Ezenkívül az ilyen kesztyűk létrehozása számos nehézséggel jár. Általában hasonlóak más exoskeleton szerelvényekéhez, de ebben az esetben a szinkronizációs problémákat súlyosbítják a mechanikai elemek nagy száma, az emberi kéz mozgásának jellemzői stb. Az exoszkeletonok fejlesztésének következő lépése egy neuroelektronikus interfész létrehozása lesz. Most a mechanika mozgását érzékelők és szervohajtások vezérlik. A mérnökök és tudósok számára kényelmesebb az emberi idegimpulzusokat eltávolító elektródákkal ellátott vezérlőrendszer használata. Egy ilyen rendszer többek között csökkenti a mechanizmusok reakcióidejét, és ennek eredményeként növeli a teljes exoskeleton hatékonyságát.
Ami a gyakorlati alkalmazást illeti, az elmúlt fél évszázadban a nézetek alig változtak. A katonaságot továbbra is az ígéretes rendszerek fő felhasználóinak tekintik. Használhatnak exoskeletonokat a be- és kirakodási műveletekhez, a lőszerek előkészítéséhez, és ezenkívül harci helyzetben a harcosok képességeinek javítására. Meg kell jegyezni, hogy az exoskeletonok teherbírása nemcsak a hadsereg számára lesz hasznos. A technológia széles körben elterjedt használata, amely lehetővé teszi egy személy számára, hogy jelentősen növelje fizikai képességeit, megváltoztathatja minden logisztika és áruszállítás arculatát. Például a rakodó félpótkocsi rakodási ideje targoncák hiányában több tíz százalékkal csökken, ami növeli a teljes szállítási rendszer hatékonyságát. Végül az idegvezérelt exoszkeletonok segítenek a fogyatékkal élőknek abban, hogy újra teljes életet éljenek. Sőt, nagy reményeket fűznek a neuroelektronikai interfészhez: gerinc sérülések stb. Sérülések esetén az agyból érkező jelek nem juthatnak el a test egy meghatározott területére. Ha „elfogjuk” őket az ideg sérült területére, és elküldjük az exoskeleton vezérlőrendszerbe, akkor a személy már nem lesz kerekesszékben vagy ágyban. Így a katonai fejlesztések ismét nemcsak a katonaság életét javíthatják. Egyelőre, nagy terveket készítve, emlékeznie kell a Lockheed Martin HULC exoskeleton próbaüzemére, amely csak ősszel kezdődik. Eredményei alapján meg lehet ítélni mind a teljes iparág kilátásait, mind az érdeklődést a potenciális felhasználók körében.
