Для чего нужен экзоскелет
Костюм супергероя: что такое экзоскелет и зачем он нужен
Первый экзоскелет
Компания General Electric совместно с армией США создала прототип экзоскелета еще в 1960-е. Хардимэн — так назывался первый экзоскелет — весил 680 кг, состоял из 8 шарниров и двух захватных рычагов, соединенных гидравлической и электронной сетями. С технической точки зрения такой костюм мог помочь человеку поднять около 110 кг, однако на тестах разработка провалилась. Любые попытки использовать систему приводили к неконтролируемым движениям, которые могли серьезно навредить оператору.
Зачем нужен экзоскелет
На производствах
В среднем на заводах рабочие поднимают руки по 5 тыс. раз в день, при этом зачастую испытывая серьезную нагрузку. Экзоскелет не может взять на себя весь вес оборудования: он, скорее, напоминает высокотехнологичный рычаг, который облегчает работу на 30-50%. Так, например, уже сделали на заводе Ford. Там рабочие используют экзоскелет, который поддерживает руки и плечи при работе с грузами от 2 до 7 кг, а также фиксирует их во время работы на весу. Массовое использование разработки может не только облегчить работу, но и увеличить производительность труда.
В медицинских целях
По статистике ВОЗ, болезнями костно-мышечной системы страдает 1,71 млрд человек во всем мире. Экзоскелет помогает передвигаться людям с травмами опорно-двигательной системы и пожилым людям. Ученые из Стэнфорда доказали, что конструкция является хорошей альтернативой трости или костылям, потому что увеличивает скорость ходьбы на 40%.
В военной сфере
При такелажной работе, когда нужно перенести грузы (снаряды, коробки и т.д);
При инженерных и саперных работах, требующих наличия тяжелого оборудования и амуниции под 50 кг;
При непосредственном контакте с противником. Например, когда перед солдатом стоит задача пробраться в тыл с экипировкой весом в 15 кг. Или если необходимо закрываться щитом, масса которого составляет от 20 до 30 кг.
В Китае в экзоскелетах планируют бороться с лесными пожарами, особенно в труднодоступных зонах.
Как проверить эффективность экзоскелета
Максим Скоков, руководитель проекта ProExo, рассказал, что ГОСТ по определению понятия «промышленного скелета» и эффективности подобных конструкций сейчас находится на стадии разработки. Существует два способа тестирования экзоскелетов:
на практике проверить, сколько энергии использует человек в экзоскелете, учитывая затрачиваемую силу, скорость дыхания, мышечную нагрузку;
разработать роботов, имитирующих работу. Тогда возможность применения экзоскелетов можно будет определить по датчикам, которые будут показывать давление и нагрузку.
Экзоскелеты, или Чем могут помочь гости из будущего?
Что такое экзоскелет?
Экзоскелет – специально разработанная внешняя конструкция, которая способна принять на себя чрезмерную нагрузку при выполнении тяжелых работ, сделать человека более сильным и выносливым, а также помочь ему сохранить здоровье опорно-двигательного аппарата. Он открывает для работников и работодателей новые возможности и повышает производительность и эффективность труда.
Как появился первый экзоскелет?
Первым изобретателем экзоскелета считается русский инженер Николай Ягн – гениальный изобретатель-самоучка, который не имел специального технического образования.
Работая на чугунно-литейном заводе в Симбирской губернии, Ягн применял свои технические знания, которые получал самостоятельно, и стремился облегчить и обезопасить труд работников этого предприятия. Однажды на заводе произошел несчастный случай, который и подтолкнул его к изобретению «друга кочегара» — приспособления для автоматического наполнения парового котла и поддержания в нем воды на определенном уровне.
За свое изобретение Ягн получил золотую медаль на выставке в Филадельфии. После этого он переехал в США, где получил свои основные патенты на изобретения. Так, в 1890-х годах он запатентовал ряд технологий, которые облегчали ходьбу, бег и прыжки человека. Их он планировал направить в помощь военным.
Однако мы должны понимать, что созданный Николаем Ягном механизм был лишь прототипом современного экзоскелета, да и широкого распространения в промышленности он не получил. Но мысль захватила умы многих ученых и корпораций, поэтому работы по созданию промышленных экзоскелетов стали проводиться постоянно.
Первый такой экзоскелет был разработан совместно General Electric и ВС США в 60-х годах прошлого века (Источник изображения: https://habr.com/ru/post/394801/).
Он назывался Hardiman и мог поднимать 110 кг с усилием, применяемом при подъёме 4,5 кг. Однако из-за большого веса (680 килограмм) он был непрактичным. Но именно с этого момента берет свое начало создание промышленных экзоскелетов.
Сегодня экзоскелеты применяют в различных областях:
Экзоскелеты также высоко востребованы в промышленности, особенно на производствах, где работа сопряжена с трудоемкими процессами, связанными с поднятием тяжестей, работой в неудобных положениях.
Нагрузки на производстве иногда доходят до критических. Использование экзоскелетов позволяет их снизить, сберечь здоровье работников, занимающихся тяжелым физическим трудом, снизить утомляемость, избежать производственных травм и развития профзаболеваний. В результате применения данной технологии производительность труда работника повышается до 80%.
Три причины использовать экзоскелет
Есть множество причин, которые подтверждают целесообразность применения экзоскелетов на предприятиях. Мы рассмотрим три основные.
Немного статистики
Все приведенные выше факты подтверждают важность данных устройств на современных предприятиях. Становится понятно, что давно назрела необходимость их повсеместного ввода в эксплуатацию на производствах для облегчения тяжелого труда людей, уменьшения количества травм и повышения эффективности работы (как всего производства, так и отдельных сотрудников).
Виды экзоскелетов
Если говорить о видах промышленных экзоскелетов, то лучшим вариантом является их классификация по принципу работы. Исходя из нее, можно выделить:
Самыми распространенными моделями экзоскелетов, которые сегодня можно встретить на предприятиях, считаются активные и пассивные. Разберемся, чем они отличаются друг от друга.
Активные и пассивные экзоскелеты: в чем разница?
Активные тяжелые экзоскелеты – это механизмы, оснащенные электроприводами.
Экзоскелеты с автономным источником питания отличаются высокой мобильностью, поэтому их используют военные, где от выносливости и грузоподъёмности солдата зависит его эффективность на поле боя. Примером такого экзоскелета является HULC (США). Это активный экзо-костюм, который позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности. Также подобные модели применяются в реабилитационной медицине, поскольку позволяют человеку компенсировать утраченные двигательные функции.
Что же касается промышленности, то здесь активные экзоскелеты помогают значительно увеличить силу человека, что, безусловно, важно при поднятии и переносе тяжелых грузов. Стоимость активных экзоскелетов высока: в среднем цена подобных устройств может доходить до 10-15 млн. руб. Поэтому не каждое предприятие способно их приобрести, и на большинстве производств сегодня можно встретить наиболее распространенные и доступные по цене пассивные экзоскелеты (Источник фотографии: spectrum.ieee.org, активный экзоскелет грузчика).
Пассивный экзоскелет – это внешнее механическое устройство без активных частей, сервоприводов, пневматики гидравлики или электрики, которое служит для перераспределения нагрузки, поддержки мышц и защиты опорно-двигательного аппарата человека. Это легкая конструкция, которая может применяться на всех видах производств, расширяя физические возможности оператора и защищая его от травм спины.
Наиболее известны в России пассивные экзоскелеты EXORISE. Устройства этой торговой марки учитывают антропометрические и биомеханические данные человека и позволяют разгружать мышцы спины, рук и ног работника, снижать вероятность травм и развития профессиональных заболеваний. Все модели прошли испытания в российских компаниях из списка ТОП-30.
Сегодня пассивные экзоскелеты EXORISE используются на более чем 50 предприятиях разных отраслей промышленности: металлургия, нефтегазовая отрасль, машиностроение, строительство, МЧС, складское хозяйство, погрузочно-разгрузочные работы и др.
Три модели пассивных экзоскелетов EXORISE
Экзоскелет X-SOFT
Конструкция позволяет снизить нагрузку на позвоночник при работе с тяжелыми инструментами или переноске различных грузов. В общей сложности при правильном использовании экзоскелет способен компенсировать нагрузку на позвоночник до 37%. В линейке представлены мужская и женская модели.
Применение: металлургия, машиностроение, нефтегазовая отрасль, строительство, МЧС.
Экзоскелет X-RISE
Устройство, предназначенное для верхней части тела, поднимает и поддерживает руки работника, снимая нагрузку с плеч и перенося вес на бедра. Помогает в выполнении задач, связанных с подъемом и/или удержанием рук (с грузом и без) выше груди. В среднем повышает выносливость оператора до 83%.
Применение: машиностроение, конвейерное и сборочное производство, ремонтные работы, складское и жилищно-коммунальное хозяйства.
Экзоскелет X-ARM
Устройство типа «3-я рука» для работы с ручным инструментом массой от 2 до 40 кг. Снимает нагрузку с опорно-двигательного аппарата, перераспределяя вес через конструкцию экзоскелета ног. Повышает производительность оператора до 91% в статике и до 38% в динамике.
Применение: металлургия, нефтегазовый комплекс, машиностроение, судостроение, ремонтные работы.
Факты
Как правильно подобрать экзоскелет?
Как же правильно выбрать подходящую модель экзоскелета? Необходимо определить, какую основную задачу должен взять на себя экзоскелет, а также какие группы мышц работника он должен усилить.
Чтобы правильно выбрать экзоскелет, нужно воспользоваться помощью специалиста.
Как правильно надеть пассивный экзоскелет?
Чтобы экзоскелет максимально защитил от травм, его необходимо правильно собрать и надеть. Узнать, как сделать это без ошибок, можно из представленных видео.
Экзоскелет – устройство, которое раньше считалось чем-то из области фантастики. Сегодня – это наша реальность. И с каждым днем она становится все обыденнее, так как руководители предприятий активно внедряют их в производственные процессы. Этим они позволяют своим сотрудникам не только увеличить производительность труда, но и сберечь здоровье, внося большой вклад в сохранение трудового ресурса страны.
Экзоскелеты на службе у человека
Экзоскелеты увеличивают силу человека, повышают производительность и возвращают утерянные способности. Они помогают инвалидам, облегчают труд в промышленности и совершенствуют армию.
Что такое экзоскелет
В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела.
Он состоит из прочного каркаса и приводов, которые отвечают за перемещения. Такие системы дублируют работу опорно-двигательного аппарата, рассчитывают усилия и безопасность движений.
Экзоскелеты делают пассивными и активными. Первые не увеличивают силу и не забирают на себя физическую нагрузку, а распределяют её по телу. У активных моделей есть свой упор на земле. Они берут часть нагрузки на себя. Так пользователь поднимает больше тяжестей – получается эффект увеличения силы.
Первые экзоскелеты
Идеи о костюме, который повышает способности, зародились в фантастике. Принципы на эту тему сформулировал русско-американский инженер-механик Николай Ягн. Правда, дальше теории дело не пошло. Единственная воплощённая задумка – автоматический прибор, подающий воду в паровые котлы – «Друг кочегара».
Первый экзоскелет сделали в Пентагоне. Он назвался – Hardiman. Это был станок с большим манипулятором, в который нужно было вставлять руку для управления. Его грузоподъёмность была 110 кг, но Hardiman не принёс серьёзной пользы. Он был слишком большим и тяжёлым (680 кг).
С 1980-х – появились перспективные проекты. В 1990-х началось производство в разных странах. Костюмы по-прежнему были неуклюжими, но приближались к тому, чтобы использоваться в жизни.
Сейчас большая часть экзоскелетов делается для медицины, армии или промышленности.
Экзоскелеты для инвалидов
Ekso GT
Экзоскелет для реабилитации после инсульта и травм спинного мозга. Ekso GT – это пара роботизированных ног с костылями для ходьбы. Встроенное ПО собирает статистику о том, сколько энергии уходит на каждое движение робота, а какие действия человек выполняет сам.
Hybrid Assistive Limb (HAL)
Есть для ног (HAL 3) или для рук-ног-торса (HAL 5). Помогает поднять груз в 5 раз больше, чем может человек. Нужен для реабилитации парализованных. Приводы этого экзокостюма работают от импульсов мускул. Кроме людей с проблемами здоровья, HAL полезен пожилым, строителям, работникам МЧС.
Скелет для людей с дисфункцией ног. Он помогает ходить, вставать, садиться, подниматься по лестнице, двигаться назад и даже делать «лунную походку». Пользователь управляет им с контрольной панели и джойстика.
REX может убрать осложнения, связанные с долгим пребыванием в инвалидном кресле.
Phoenix
Экзокостюм для свободной ходьбы при параличе ног. Сильно отличается от громоздких моделей прошлого десятилетия по размеру и весу (12 кг). Это возможно из-за использования только двух приводов на бёдрах. Колени поддерживаются в нужном положении за счёт систем натяжения.
eLegs
Экзоскелет для людей с параличом или нарушениями работы ног. Масса – 20 кг. Подходит для человека с ростом 157-193 см. Скорость движения – около 3 км/ч.
Костюм предугадывает действия за счёт датчиков наклона, например, помогает встать с инвалидного кресла, когда пользователь подаётся вперёд и опирается на костыли.
ReWalk
Бионический экзокостюм для пациентов с параличом ног. Он помогает стоять, ходить, идти вверх по лестнице. Управление ведётся через пульт в руке.
Военные экзоскелеты
Министерства обороны и военно-исследовательские институты разных стран ещё с прошлого века пытаются разработать лёгкую, простую и прочную систему для солдат.
В Пентагоне этим занимается агентство перспективных разработок DARPA, в России – институты и инженерные бюро, действующие по заказу Минобороны. Схожие проекты ведутся в Китае, Японии, Израиле, европейских странах.
XOS 2
Один из самых известных экзоскелетов для армии. Его задача – увеличение физических способностей солдата. Броня в снаряжение не включена.
Костюм помогает в логистике и штурмах. Он прибавляет сил, достаточных для переноса больших тяжестей, разрушения деревянных брусов и кирпичных стен.
Talos
Это комплексный костюм. У него есть функции брони и системы, увеличивающей силу. Он помогает вести бой со снаряжением до 45 кг. Костюм отслеживает жизненные показатели и даже останавливает кровотечение.
Состав и конкретные характеристики оборудования обычно не публикуются – Talos показывают на тематических выставках с общей презентацией.
ExoHiker
Этот скелет не позиционируется как армейский, но интересен для военных. Его задача – облегчить перенос тяжёлых рюкзаков во время похода. ExoHiker весит 14 кг, но снимает нагрузку 70 кг. На одном заряде без подключения солнечной батареи он проходит 65 км со скоростью около 4 км/час.
Промышленные экзоскелеты
Аппарат для подъёма тяжестей от Hyundai. Он подходит для маломобильных людей, но неудобен из-за больших габаритов. Поэтому основной упор сделан на работу в промышленности. Там, где приходится поднимать до 60 кг.
Chairless Chair
Этот экзостул для тех, кто работает на ногах. Он снимает напряжение в мышцах, когда нужно долго находиться в полуприседе, сидеть на корточках или стоять. Удобно для работы в цеху, на упаковочной линии, кухне, парикмахерской. Аппарат гибкий и подвижный.
Exosuit
Разработка для водолазов, которая помогает выдержать давление воды и низкую температуру на глубине 300 метров. По сути, это усиленный водолазный костюм весом в 240 кг с четырьмя двигателями.
MS-02 PowerLoader
Роботизированный костюм для многих задач. Разработчики предлагают использовать его в спасательных операциях, где нужно поднимать объекты массой до 100 кг.
В системе есть несколько манипуляторов, а в подошвах «ног» расположены датчики. Они анализируют нагрузку на человека в шести векторах и рассчитывают, сколько машинных усилий нужно приложить для помощи.
MAX SuitX
Экзоскелет для грузчиков. Конструкция дублирует опорно-двигательный аппарат, убирая с него часть нагрузки. Она постоянно висит на человеке в деактивированном состоянии, но автоматически распознаёт момент начала работы и включается.
Assist Suit AWN-03
Силовой экзоскелет от Panasonic для складских рабочих. Он закрепляется на плечах, бёдрах и пояснице. Основная задача – убирать нагрузку с позвоночника и мышц спины во время переноса тяжестей.
Российские экзоскелеты
ЭкзоАтлет
Российская разработка для реабилитации пациентов с проблемами ног и спинного мозга. Один из пилотов и амбассадоров ЭкзоАтлета – параолимпийский чемпион по кёрлингу на колясках Виталий Данилов.
Экзоскелет Стоханов
Промышленный экзокостюм от разработчиков из Перми. По расчётам, он увеличивает производительность труда в машиностроительной, строительной и аварийно-спасательной работах в 2-5 раз.
ExoBelt
Пассивный экзоскелет от компании «ЭкзоАтлант». Проект пока в стадии разработки. Предполагается, что он снимет до 40% нагрузки со спины во время переноса тяжестей.
Первым партнёром компании станет «Сбербанк». Экзоскелет будут тестировать сотрудники, которые переносят мешки с золотом и другими ценностями
Экзоскелеты будущего
Индустрия растёт: аппараты уменьшаются в размерах, функции становятся шире. Появляются модели не только для медицины, промышленности или армии:
ARAIG
Экзоскелет-контроллер для геймеров. Он создан не для переноса грузов или повышения способностей. Этот костюм погружает пользователя в игровую реальность: меняет температуру, имитирует попадание снарядов, контакт с землёй и препятствиями.
NASA X1
Костюм, разработанный Североатлантическим Космическим Агентством для космонавтов. Он нужен для работы с большими тяжестями в условиях невесомости.
У аппарата четыре привода на коленях и бёдрах и шесть сочленений. Разработчики планируют добавить ещё. Костюм подходит для работы на МКС и поддержки мышечного тонуса в невесомости – он отправляет данные о космонавтах медикам на Землю.
Экзоскелеты: принцип действия, конструкция, применение
Экзоскелеты становятся всё популярнее в различных сферах деятельности — они помогают людям в поднятии и перемещении тяжестей, безопасном выполнении потенциально травматичных или непосильных операций. Будучи изобретены еще в середине XX века, сейчас эти устройства на новом этапе развития, открывающем всё больше перспектив для их применения.
Читайте статью, чтобы узнать больше о принципах работы экзоскелетов и их возможностях.
Содержание
История создания экзоскелетов
Разработка экзоскелетов началась в нескольких странах в середине прошлого века. Изначально исследователи ориентировались на создание активных экзоскелетов, оснащенных моторами и аккумуляторами. Одним из первых роботизированных экзоскелетов стала разработка компании General Electric (США) — Hardiman.
Созданный в середине 1960-х годов экзоскелет охватывал всё тело. Он был предназначен для увеличения силы пользователя: позволял человеку поднимать и переносить тяжелые предметы.
Экзоскелеты для помощи при ходьбе были разработаны в конце 1960-х годов в Институте Михайло Пупина в Сербии и в начале 1970-х годов в Университете Висконсин-Мэдисон в США. С тех пор, до появления первых коммерческих моделей экзоскелетов, прошло несколько десятилетий. Только в начале XXI века был налажен серийный выпуск таких устройств. Одним из ранних примеров стал экзоскелет для восстановления двигательной функции Lokomat, выпущенный в 2001 году.
Он используется в больницах и реабилитационных центрах по всему миру. В 2013 году компания-разработчик Lokomat (Hocoma AG) объявила о поставке пятисотого устройства.
За последние годы в разных странах появились серийные версии экзоскелетов для инвалидов, для военных и для рабочих.
Типы экзоскелетов
По принципу действия
Источник: spectrum.ieee.org, активный экзоскелет грузчика
По способу действия экзоскелеты делятся на активные и пассивные.
Активные
Активные экзоскелеты оснащены приводами, которые получают энергию от источников питания, закрепленных на самом экзоскелете.
Эти устройства, обычно с электрическими сервоприводами (также возможно применение пневматики и гидравлики), многократно увеличивают прилагаемую силу воздействия оператора на объекты и его выносливость, так как прилагаемые для управления экзоскелетом усилия минимальны.
Системы управления экзоскелетом можно разделить на такие типы:
с контроллерами положения,
с контроллерами крутящего момента / силы,
с контроллерами силового взаимодействия.
Контроллеры экзоскелета могут программироваться макросами задач — последовательными сочетаниями движений, разными для разных целей. При изменении нагрузки или положения в роботизированной системе возникает ответная реакция, учитывающая поднимаемый вес и углы наклона, для поддержки оператора. При этом автоматическая система следит, чтобы суставы экзоскелета поворачивались под нужным углом, а недопустимые углы обычно ограничены еще и механически, самой конструкцией.
Пассивные
Пассивные экзоскелеты — это устройства, которые не требуют источника энергии для функционирования. Принцип их действия основан на базовых законах механики: за счет применения противовесов и рычагов, пассивный экзоскелет перераспределяет нагрузку на части тела. Действие пассивного экзоскелета снижает нагрузку на активные мышцы, в среднем, от 30%.
Фото: Media.ford.com
Пассивные экзоскелеты бывают двух типов: персональные вспомогательные подъемные устройства (PLAD) и устройства возврата без необходимости изгиба (BNDR). Оба типа устройств состоят из рамы, которая накапливает упругую энергию при наклоне вперед, которая затем помогает человеку продлить рабочее положение с наклоном вперед или снова выпрямить тело при поднятии предмета. Рама BNDR покрывает туловище и таз и поддерживается верхней частью ног и грудью. Рама PLAD поддерживает распределение нагрузки между позвоночником, плечами, тазом и ступнями.
По способу ношения экзоскелеты можно разделить на четыре категории: для спины, для ног, для коленного сустава и для рук. Каждый из типов экзоскелета может использоваться самостоятельно или быть частью большой конструкции, состоящей из нескольких элементов. Распространенный пример — пассивный экзоскелет для спины и рук. Такой, например, используют видеооператоры для продолжительной съемки.
По применению
Экзоскелеты для производства
Экзоскелеты на производстве обеспечивают свободу движений и снижают нагрузку на разные типы мышц, что позволяет работникам выполнять разные задачи — перемещать и фиксировать крупные детали, работать с мобильным и стационарными инструментами.
Любые поддерживающие и силовые экзоскелеты могут быть использованы на разных участках производственных предприятий, для различных операций.
Экзоскелеты для строительства
Зачастую рабочие на строительных площадках вынуждены часами работать с тяжелым инструментом в неудобном положении. Например, держать над головой болгарку или перфоратор. Чтобы снизить риск получения травмы и облегчить выполнения задачи, экзоскелеты для рук и спины являются незаменимым решением.
Экзоскелеты для бега и ходьбы
Экзоскелет для бега (ходьбы) — это вспомогательное устройство, которое изменяет динамику конечностей и суставов пользователя для уменьшения усталости во время естественной ходьбы и бега. Следует отметить, что экзоскелет для бега — это именно вспомогательное устройство, что отличает его от медицинских экзоскелетов, которые помогают восстановлению двигательных функций и координации после травм и заболеваний. Может применяться почтальонами, курьерами, военными.
Медицинские экзоскелеты
Можно выделить одну общую категорию — медицинские экзоскелеты, внутри которой существует разделение на подкатегории. Это, как и в случае с моделями для производства, пассивные и активные устройства, а также на портативные (вспомогательные) и стационарные (лечебные тренажеры).
Портативные экзоскелеты выполняют роль протезирующую (искусственного восстановления утраченных функций, выполнения их вспомогательным устройством), а стационарные — реабилитирующую (восстановления естественных возможностей самого организма).
Экзоскелеты для людей с травматическим или врожденным параличом нижних конечностей оснащены моторами с аккумуляторами, благодаря им пациенты с нижней параплегией могут самостоятельно вставать, ходить и подниматься по ступенькам, то есть выполнять физические действия, которые для них невозможны без посторонней помощи.
Принцип действия активных экзоскелетов для инвалидов общий у всех производителей. Бедренные и коленные суставы сгибаются и разгибаются двумя электродвигателями на каждую ногу. Устройство выдерживает вес пользователя, которому, возможно, всё равно потребуются костыли для сохранения равновесия. На пульте управления расположены кнопки для активации шагов и установки темпа: быстрая ходьба, медленная ходьба, подъем по ступенькам, остановка и т.д.
Экзоскелеты для военных
Возможно, в ближайшем будущем мы увидим серийную версию экзоскелета, которая превращает солдата в персонажа из вселенной Marvel. Однако в настоящее время разрабатываются экзоскелеты для военных, которые призваны снизить уровень нагрузки при передвижении на длительные дистанции с высокой нагрузкой.
Для примера, посмотрим официальное описание экзоскелета ONYX, разработанного корпорацией Lockheed Martin для ВС США:
«Технологии экзоскелета могут дать новые возможности боевым силам и повысить выносливость и безопасность в критических условиях. Новый экзоскелет для нижней части тела ONYX продемонстрировал способность повышать мобильность и снижать утомляемость пользователей. Уменьшая усилия при ходьбе и лазании, устройство увеличивает возможности солдат и служб быстрого реагирования в перемещении и переносе оборудования, необходимого для выполнения задач».
Экзоскелеты для поднятия тяжестей
Хотя принцип работы экзоскелетов универсален, существуют различия в конструкции и способе ношения экзоскелета, в зависимости от сферы деятельности.
Трендом последних лет стала разработка экзоскелетов для поднятия тяжестей. Это обширная категория устройств, которая призвана облегчить условия труда для людей, которые постоянно поднимают, перемещают и держат тяжелые предметы. В зависимости от типа (активный, пассивный) и от способа ношения, такие экзоскелеты могут снижать уровень усталости при монотонной работе или позволять одному рабочему поднимать грузы весом до 90 кг.
Экзоскелеты для поднятия тяжестей применяются в следующих областях, включая уже перечисленные в статье:
— Производство всех отраслей
Перемещение грузов на предприятиях всех отраслей, погрузка и разгрузка транспорта.
— Складские работы
Погрузка, разгрузка, складирование.
— Авиация, железнодорожный транспорт
Перемещение багажа, ремонтные и сервисные работы.
— Коммунальное хозяйство
Перемещение оборудования и материалов.
— Строительство и ремонт недвижимости
Монтажные и отделочные работы, малярные и электротехнические, коммуникации.
Пример экзоскелета: SuitX
Рассмотрим принцип действия и возможности экзоскелетов на примере комплекта SuitX, созданного американской компанией US Bionics, Inc.
Это устройство, которое доступно в полной комплектации — MAX, а также в виде отдельных модулей: для плечей — ShoulderX, для спины — BackX и для ног — LegX.
SuitX MAX позволяет работникам выполнять задачи с интенсивным воздействием на плечи, поясницу и ноги с меньшим риском получения травм. Экзоскелет достаточно комфортный, чтобы носить его в течение всего дня.
Все модули активируются при необходимости, а в деактивированном состоянии они не мешают ездить на велосипеде или вести автомобиль.
Экзоскелет SuitX MAX стал результатом полевых и лабораторных испытаний. Эксперименты, проведенные на стройплощадках, при погрузочно-разгрузочных работах, на судостроительных и литейных производствах в США и Японии, обеспечили американских разработчиков необходимыми данными по типичным действиям на производстве и по существующим в различных отраслях нагрузкам.
После лабораторных исследований, проведенных в лабораториях Калифорнийского университета, исследователи создали экзоскелет для грузчиков SuitX MAX, который снижает трудозатраты при выполнении монотонных задач на 60%.
Экзоскелет для рабочих SuitX MAX используется многими крупными корпорациями.
C. Neilson, менеджер машиностроительной компании Siemens Gamesa, сказал:
«Мы выбрали SuitX в качестве предпочтительного поставщика экзоскелетов для наших заводов по всему миру».
Примеры использования экзоскелета SuitX
Сборочная линия
При работе на сборочных линиях руки сотрудников находятся в постоянном напряжении, даже если им не приходится поднимать тяжелые предметы.
В данном случае экзоскелет служит эффективной поддержкой, снижая уровень усталости мышц предплечья и плечевого пояса.
Работа в ограниченном пространстве
Одна из основных сложностей работы в стесненных условиях — невозможность удобно расположиться и/или использовать традиционные опоры, например, стремянку. Экзоскелет SuitX позволяет сравнительно удобно работать даже в таких обстоятельствах.
На складах
Даже при условии, что грузчикам не нужно поднимать тяжелые предметы, длительная монотонная работа приводит к ощутимой усталости мышц. Особенно это актуально, если постоянно необходимо наклоняться в процессе работы. Экзоскелет SuitX помогает снизить нагрузку на мышцы спины.
Перемещение тяжелых грузов
Поднятие тяжелых грузов — работа, которая может привести к производственной травме. Именно в таких критических случаях преимущества экзоскелета SuitX проявляется в полной мере. Ведь устройство перераспределяет нагрузку, что позволяет грузчику буквально поднимать более тяжелые предметы с меньшим напряжением мышц.
Заключение
Стоит трезво взглянуть на вещи: н и один из ныне существующих э кзоскелетов не сделает из носителя супермена или силача, не стоит ожидать от них слишком многого.
Что они действительно могут — снижать нагрузку при рутинных операциях и статичных нагрузках, уменьшать утомляемость, увеличивая эффективность без каких-либо серьезных сопутствующих затрат — их применение помогает снизить нагрузку на мышцы и суставы, минимизирует риск травм у работников, которым необходимо постоянно переносить или держать тяжелые предметы, подолгу находиться в неудобном положении.
В киноиндустрии и в армии используются аналогичные устройства, оптимизированные для выполнения специфических задач. В медицине экзоскелеты получили широкое распространение, поскольку они помогают людям быстрее восстановиться после полученных травм или буквально помогают встать на ноги пациентам с параличом нижних конечностей.
Дальнейшее развитие технологии и снижение стоимости этих устройств будет способствовать их повсеместному внедрению, делая экзоскелеты еще одним привычным и незаменимым инструментом для производства и склада, в строительстве и ремонте, в работах по дому и саду.
Купите экзоскелеты SuitX в Top 3D Shop — получите преимущество перед конкурентами, увеличив производительность и возможности ваших сотрудников.