27.04.2012 - Экзоскелет

Экзоскеле?т (от греч. ??? — внешний и ???????? — скелет) — устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счёт внешнего каркаса.

Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. По сообщениям открытой печати, реально действующие образцы в настоящее время созданы в Японии и США. Другие страны также ведут активные работы по созданию своих вариантов экзоскелета. Экзоскелет может быть интегрирован в скафандр.

Все мы (ну или почти все) смотрели фильм
«Чужой», где главная героиня в исполнении Голливудской актрисы Сигурни
Уивер расправляется с монстром при помощи приспособления называемого:
Powerloader (дословно: "мощный погрузчик").

Очевидно работники американского правительственного агентства DARPA
(Defense Advanced Research Projects Agency), являются поклонниками этого
фильма, так как они решили, что такое возможно и в реальной жизни и
выделили на разработки подобного устройства 50 млн. долларов. Причём
устройство получившее название «экзоскелет» предназначено отнюдь не
только лишь для погрузочно-разгрузочных работ, а даже более того
основное его предназначение – армия, пехота.
Не удивительно, современный солдат – это представитель
высокотехнологической цивилизации делающей всё возможное, что бы
наиболее эффективным способом уничтожать себе подобных. И если раньше в
амуницию суворовского солдата входили ружье, штык, тесак, порох в
пороховнице, пули и пыжи в подсумке, шомпол на поясе и ложка за
голенищем (не считая конечно бравого солдатского духа), то теперь даже
обычный солдат напоминает мобильную лабораторию напичканную самыми
современными разработками в области вооружений. Сюда кроме
непосредственно самого оружия и боеприпасов входят системы связи,
слежения за врагом и разведки местности, навигаторы, информаторы в
режиме реального времени докладывающие о текущей боевой обстановке –
расположении своих войск, противника и даже мирного населения. По
существу солдат превратился в робота, а потому появление устройства
призванного многократно усилить его возможности по переноске тяжестей
(сюда также входят всевозможные средства индивидуальной защиты: каски,
бронежилеты, противогазы и т.д. и т.п., не забудем и о продуктах
питания) - оправдано.
И как оказалось день, когда «экзыч» можно будет увидеть не только в
кино, но и в реальной жизни не так далёк – уже в 2010 г. в армии США
будет тестироваться экзоскелет Human Universal Load Carrier (HULC).

Данное устройство было разработано инженером из Калифорнии Рассдоном
Энголдом (Russdon Angold) и его коллегами-инженерами из компании
Berkeley Bionics. Первоначально компания представляла собой полностью
независимую организацию, но вскоре их творческой деятельностью всерьез
заинтересовалась Lockheed — один из нескольких крупнейших разработчиков и
производителей вооружения в Соединенных Штатах Америки. С этого момента
Lockheed и курирует разработку экзоскелета HULC.
Ну что ж, взглянем на то, что представляет собой первый образец экзоскелета готового встать на поточное изготовление:
- основа – две ноги изготовленные из лёгкого, но очень прочного титанового сплава
- в качестве мышц экзоскелета используется гидравлическая система
- источник электроэнергии – литий-ионные аккумуляторные батареи.
- общий поднимаемый человеком вес – до 140 кг. (здесь он переплюнул
разрабов STALKER, которые ограничили вес – 70-90 кг. в которые входит и
вес самого экзоскелета) . Единственное условие при максимальной загрузке
– правильное распределения тяжести. На заднюю раму можно повесить до
100 кг, остальное должно лежать на плечах.
- время автономной работы до очередной перезарядки батарей на достаточно
высоком уровне – 5 часов при скорости передвижения в 4 км/ч. То есть
фактически солдат сможет совершить марш на расстояние в 20 км.
По сообщению компании Lockheed, экзоскелет HULK в данный момент
находится на стадии доработки. И основное направление улучшений связано с
работой аппарата в экстремальных условиях, но основная масса работ
будет завершена к лету 2010 года. После этого можно начинать
тестирование экзоскелета в полевых условиях, и в случае успеха, HULK
появится на поле боевых действий.

Из других перспективных и более масштабных разработок можно отметить
детище Американской компании Sarcos работающей по заказу вышеупомянутого
управления перспективного планирования оборонных
научно-исследовательских работ США (DARPA)

Представленный компанией Sarcos опытный образец весит около 70
килограммов. При помощи современных датчиков и микропроцессоров
экзоскелет точно воспроизводит движения находящегося внутри него
человека, усиливая их в несколько раз.

Главной технической проблемой на данном этапе остается увеличение
продолжительности работы экзоскелета, поскольку заряда его
аккумуляторных батарей пока хватает только на 30 минут. Другой проблемой
может стать высокая стоимость новой разработки. Однако, по оценкам
представителей компании Sarcos, после начала серийного производства по
цене экзоскелет будет сопоставим с малолитражным автомобилем

Следует кстати отметить, что эта компания в своё время, создавала
роботизированные макеты динозавров для фильма С. Спилберга "Парк Юрского
Периода".
Однако было бы в высшей степени не разумно внедрять экзоскелет только
в сухопутных родах войск. Изучив существующие наработки, Министерство
обороны США заказало учёным подводную версию экзоскелета под кодовым
именем PISCES – "Рыбы". Американским "морским котикам" (Navy SEALs)
часто приходится выполнять боевые задачи на значительном расстоянии от
места высадки и в условиях повышенной активности противника. Именно
поэтому военные заинтересованы в эффективных и как можно менее заметных
средствах доставки подводных диверсантов – таких как PISCES. Кстати,
жёлтая гирлянда – это не пояс шахида, это батареи.

(иллюстрация Neuhaus, Pratt/IHMC).
Новая перспективная конструкция получила имя PISCES – "Вспомогательный
самодостаточный экзоскелет для плавания" (Performance Improving Self
Contained Exoskeleton for Swimming). В основу концепции положена
подражательная физиология – копирование механики движения дельфинов и
морских черепах с последующим закреплением соответствующих паттернов "в
металле". И наложением их на биомеханику человека. Подводная версия
выглядит не столь захватывающе. По сравнению с вышеизложенными
разработками, умножающим силу человека в 20 раз, "Рыбы" — достаточно
скучная с виду вещь. С другой стороны, у морских "подражательных"
экзоскелетов могут открыться совершенно неожиданные преимущества и
перспективы боевого применения.
Во-первых, это относительная невидимость – в отличие, например, от
подводных буксировщиков с винтовой тягой, которых при желании можно
вычислить по шуму или турбулентным возмущениям. Во-вторых, это небольшая
нагрузка на водолаза, с телом которого костюм образует как бы
симбиотический организм (а-ля гибрид дельфина, черепахи и человека), –
под водой свобода движений очень важна. В-третьих, это возможность
действовать "без рук", поскольку "Рыбы" управляются при помощи нижней
части туловища – по "принципу русалки". В своём нынешнем виде костюм
PISCES позволяет поддерживать крейсерскую скорость около одного метра в
секунду. Эта тяга достигается на серебряно-цинковой батарее весом в 2,4
килограмма.
Хотя подводный костюм всё ещё проходит предварительные испытания, в
будущем на его использование могут рассчитывать не только военные –
учёные параллельно проводят исследования поведения "русалочной"
конструкции на суше.

На фоне всего этого совсем не впечатляет наработка Массачусетского
Технологического Института всемирно известного MIT - Massachusetts
Institute of Technology (кто помнит главный герой HALF LIFE Гордон
Фримен, по версии разработчиков, его выпускник).

Однако, институт этот славен своими традициями и не раз задавал новые направления развития в области высоких технологий.

Из некоторых разрабатываемых вышеперечисленными и другими компаниями и странами образцов можно также отметить -
Вариант экзоскелета для путешественников, геологов, туристов

Для людей с ограниченными возможностями (Японские разработки)

Для фермеров (Это не моя выдумка, просто японцы как всегда "порадовали" заявив о создании такой модели)

Ну и некоторые другие, чисто военные версии:

Кстати, готовя статью я обратил внимание на то, что ни один из
представленных образцов не обеспечивает индивидуальную защиту. Для неё
по прежнему требуются стандартные бронежилеты, каски… гм… противогазы
или респираторы. Может быть разработчикам STALKER стоит сделать
представленный в игре экзоскелет более реалистичным? То есть не более
чем приспособлением предназначенным для увеличения переносимого веса в
сочетании с другими защитными костюмами. Не плохо было бы пробираться по
тоннелю ведущему в Припять в экзоскелете, неся с собой несколько
образцов стрелкового оружия и боеприпасов и одновременно в комбинезоне
«Сева» защищаясь от газа, а в запасе иметь армейский бронежилет. И в
нужный момент сменить одно на другое не рискуя при этом оказаться
"пригвождённым" к месту из-за перегруза. Это моё предложение в равной
степени относится и к мододелам.

В заключении очень старый анекдот, который крутился в голове пока я составлял эту статью:
Сержант морской пехоты армии США, в свойственной им манере (я опущу или
заменю всем известные выражения) «дрессирует» новобранцев:
- Вы, молокососы, маменькины сыночки. Это так быстро вы преодолеваете
полосу препятствий, стадо мартышек? Да знаете ли вы, что пока в
Советской Армии столовая ложка является одновременно вилкой, ножом,
лопатой и веслом её солдаты непобедимы?