Ekzoskelet sohasida ish boshlanganidan yarim asr o'tgach, ushbu uskunaning birinchi namunalari to'laqonli ishga o'tishga tayyor. Yaqinda Lockheed Martin o'zining HULC (Universal Universal Load Carrier) loyihasi nafaqat Pentagon bilan dala sinovidan o'tgani, balki seriyali ishlab chiqarishga tayyorligi bilan faxrlandi. HULC ekzoskeleti endi boshqa kompaniyalarning bir nechta shunga o'xshash loyihalari bilan "orqada nafas oladi". Ammo dizaynning bunday ko'pligi har doim ham bo'lmagan.
Aslida, odam kiyadigan va uning jismoniy sifatlarini sezilarli darajada yaxshilaydigan har qanday qurilmani yaratish g'oyasi o'tgan asrning birinchi yarmida paydo bo'lgan. Biroq, ma'lum vaqtgacha bu fantastika yozuvchilarining yana bir tushunchasi edi. Amalda qo'llaniladigan tizimni ishlab chiqish faqat 50 -yillarning oxirida boshlangan. General Electric AQSh armiyasi homiyligida Hardiman nomli loyihani ishga tushirdi. Texnik vazifa jasur edi: GE ekzoskeleti odamga og'irligi bir yarim ming funt (taxminan 680 kilogramm) gacha bo'lgan yuklar bilan ishlashga ruxsat berishi kerak edi. Agar loyiha muvaffaqiyatli yakunlansa, Hardiman ekzoskeleti katta istiqbolga ega bo'lar edi. Shunday qilib, harbiylar harbiy havo kuchlarida qurolsozlarning ishini engillashtirish uchun yangi texnologiyadan foydalanmoqchi edi. Bundan tashqari, yadroviy olimlar, quruvchilar va boshqa ko'plab sanoat vakillari "navbatda" turishardi. Ammo dastur boshlanganidan o'n yil o'tib ham, General Electric muhandislari o'ylab topilgan hamma narsani metallga aylantira olishmadi. Bir nechta prototiplar, shu jumladan ishlaydigan mexanik qo'l qurildi. Hardymenning katta panjasi gidravlik dvigatel bilan ishlangan va 750 funt yukni (taxminan 340 kg) ko'tarishga qodir edi. Ishlaydigan bitta "qo'lqop" asosida ikkinchisini yaratish mumkin edi. Ammo dizaynerlar boshqa muammoga duch kelishdi. Ekzoskeletning mexanik "oyoqlari" to'g'ri ishlashni xohlamadi. Bir qo'li va ikkita tayanch oyog'i bo'lgan Hardiman prototipi 750 kilogrammdan kam bo'lmagan, maksimal dizayn hajmi esa o'z vaznidan kam bo'lgan. Bu og'irlik va ekzoskeletning markazlashuvining o'ziga xos xususiyatlari tufayli yuk ko'tarilganda, butun struktura tez -tez tebrana boshladi, bu esa bir necha marta ag'darilishiga olib keldi. Achchiq istehzo bilan, loyiha mualliflari bu hodisani "Sankt -Vitusning mexanik raqsi" deb atashdi. General Electric dizaynerlari qanchalik qattiq kurashishmasin, ular moslashtirish va tebranishlarga dosh berolmadilar. 70 -yillarning boshlarida Hardiman loyihasi yopildi.
Keyingi yillarda ekzoskeletlar yo'nalishi bo'yicha ishlar harakatsiz bo'lib qoldi. Vaqti -vaqti bilan ular bilan turli tashkilotlar shug'ullana boshladi, lekin deyarli har doim kerakli natijaga erishilmadi. Shu bilan birga, ekzoskeletni yaratish maqsadi har doim ham uni harbiy maqsadda ishlatish emas edi. 70 -yillarda Massachusets Texnologiya Instituti xodimlari muvaffaqiyatsizlikka uchrab, mushak -skelet tizimi shikastlangan nogironlarni reabilitatsiya qilish uchun mo'ljallangan ushbu sinf uskunalarini ishlab chiqdilar. Afsuski, o'sha paytda muhandislar kostyumning turli qismlarini sinxronlashtirishga ham to'sqinlik qilishdi. Shuni ta'kidlash kerakki, ekzoskeletlar bir qancha xarakterli xususiyatlarga ega bo'lib, ularning yaratilishini biroz osonlashtirmaydi. Shunday qilib, inson operatorining jismoniy imkoniyatlarining sezilarli yaxshilanishi tegishli energiya manbasini talab qiladi. Ikkinchisi, o'z navbatida, butun apparatning o'lchamlari va o'lik vaznini oshiradi. Ikkinchi burilish odam va ekzoskeletning o'zaro ta'sirida yotadi. Bunday uskunaning ishlash printsipi quyidagicha: odam qo'li yoki oyog'i bilan har qanday harakatni amalga oshiradi. Uning oyoq -qo'llari bilan bog'liq maxsus sensorlar bu signalni qabul qilib, tegishli buyruqni harakatlantiruvchi elementlarga - gidravlik yoki elektr mexanizmlariga uzatadi. Buyruqlarni berish bilan bir vaqtda, xuddi shu sensorlar manipulyatorlarning harakati operatorning harakatlariga mos kelishini ta'minlaydi. Harakatlar amplitudalarini sinxronlashtirishdan tashqari, muhandislar vaqt masalasiga duch kelishadi. Gap shundaki, har qanday mexanikning ma'lum reaktsiya vaqti bor. Shuning uchun, ekzoskeletdan foydalanishda etarlicha qulaylik bo'lishi uchun uni minimallashtirish kerak. Kichik, ixcham ekzoskeletlar holatida, hozir alohida ta'kidlanmoqda, odam va mashina harakatlarining sinxronizatsiyasi alohida ustuvorlikka ega. Yilni ekzoskelet qo'llab -quvvatlovchi yuzani va hokazolarni ko'paytirishga imkon bermagani uchun, odam bilan birga harakatlanishga ulgurmagan mexanika foydalanishga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Masalan, mexanik "oyoq" ning bevaqt harakati, odam muvozanatni yo'qotib, yiqilib tushishiga olib kelishi mumkin. Va bu barcha muammolardan uzoqdir. Shubhasiz, inson oyog'ining qo'li va barmoqlarini hisobga olmaganda, qo'ldan ko'ra kamroq erkinlik darajasi bor.
Harbiy ekzoskeletlarning eng yangi tarixi 2000 yilda boshlangan. Keyin Amerikaning DARPA agentligi EHPA dasturining boshlanishini boshladi (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons for human performance). EHPA dasturi kelajak askarining qiyofasini yaratish uchun Land Warrior loyihasining bir qismi edi. Biroq, 2007 yilda Land Warrior bekor qilindi, lekin uning ekzoskelet qismi davom ettirildi. EHPA loyihasining maqsadi shunday deb nomlanishini yaratish edi. inson qo'li va oyoqlari uchun kuchaytirgichlarni o'z ichiga olgan to'liq ekzoskelet. Shu bilan birga, hech qanday qurol yoki bron qilish shart emas edi. DARPA va Pentagon mas'ul xodimlari ekzoskeletlar sohasidagi hozirgi holat ularni qo'shimcha funktsiyalar bilan jihozlashga imkon bermasligini yaxshi bilishardi. Shunday qilib, EHPA dasturining texnik topshirig'i faqat askarning og'irligi taxminan 100 kilogramm bo'lgan ekzoskeletda uzoq vaqt ko'tarilishi va uning harakat tezligini oshirish imkoniyatini nazarda tutadi.
Sakros va Berkli universiteti (AQSh), shuningdek Yaponiya Cyberdyne Systems yangi texnologiyalarni ishlab chiqishda ishtirok etish istagini bildirishdi. Dastur boshlanganidan o'n ikki yil o'tdi va shu vaqt ichida ishtirokchilar tarkibi ba'zi o'zgarishlarga duch keldi. Sakros endi Raytheon konsernining bir qismiga aylandi va universitetning Berkli Bionik bo'limi Lockheed Martin bo'limiga aylandi. Qanday bo'lmasin, hozirda EHPA dasturi doirasida yaratilgan uchta prototipli ekzoskelet mavjud: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL va Raytheon XOS.
Ro'yxatga olingan ekzoskeletlarning birinchisi - HULC - DARPA talablariga to'liq javob bermaydi. Gap shundaki, 25 kilogrammli konstruktsiyada faqat orqa tayanch tizimi va mexanik "oyoqlar" bor. HULCda qo'lni qo'llab -quvvatlash amalga oshirilmagan. Shu bilan birga, HULC operatorining jismoniy imkoniyatlari ortda qoladigan qo'llab -quvvatlash tizimi orqali qo'llarga yukning katta qismi ekzoskeletning kuch elementlariga o'tkazilishi va oxir -oqibat erga "tushishi" tufayli ortadi. Amaliy tizim tufayli askar 90 kilogrammgacha yuk tashishi va shu bilan birga barcha armiya standartlariga javob beradigan yukni boshdan kechirishi mumkin. HULC sakkiz soatgacha bo'lgan lityum-ionli batareyadan ishlaydi. Iqtisodiy rejimda ekzoskeletli odam soatiga 4-5 kilometr tezlikda yura oladi. HULC-ning maksimal mumkin bo'lgan tezligi soatiga 17-18 km ni tashkil qiladi, lekin tizimning bu ish tartibi batareyaning bitta zaryadidan ish vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi. Kelgusida Lockheed Martin HULCni yonilg'i xujayralari bilan jihozlashga va'da beradi, uning quvvati bir kunlik ish uchun etarli bo'ladi. Bundan tashqari, keyingi versiyalarda dizaynerlar "robot" qo'llarga va'da berishadi, bu esa ekzoskelet foydalanuvchining imkoniyatlarini sezilarli darajada oshiradi.
Raytheon shu paytgacha XOS-1 va XOS-2 indeksli ikkita o'xshash ekzoskeletni taqdim etdi. Ular og'irlik va o'lcham parametrlari va natijada bir qator amaliy xususiyatlar bilan farq qiladi. HULCdan farqli o'laroq, XOS oilasi qo'llarni yengillashtirish tizimi bilan jihozlangan. Ikkala ekzoskelet ham o'z vaznini taxminan 80-90 kg ko'tarishi mumkin. Shunisi e'tiborga loyiqki, ikkala XOS dizayni ham mexanik qo'llarga har xil manipulyatorlarni o'rnatishga imkon beradi. Shuni ta'kidlash kerakki, XOS-1 va XOS-2 hozirgacha sezilarli quvvat sarfiga ega. Shuning uchun ular hali avtonom emas va tashqi quvvat manbasini talab qiladi. Shunga ko'ra, maksimal sayohat tezligi va batareyaning ishlash muddati so'zsiz. Ammo, Raytheonning so'zlariga ko'ra, kabel quvvatiga bo'lgan ehtiyoj, tegishli elektr manbai bo'lgan omborlarda yoki harbiy bazalarda XOSdan foydalanishga to'sqinlik qilmaydi.
EHPA dasturining uchinchi namunasi Cyberdyne HAL hisoblanadi. Bugungi kunda HAL-5 versiyasi dolzarbdir. Bu ekzoskelet ma'lum darajada birinchi ikkisining aralashmasidir. HULC singari, uni mustaqil ravishda ishlatish mumkin - batareyalar 2,5-3 soat ishlaydi. XOS oilasi bilan Cyberdyne Systems rivojlanishi dizaynning "to'liqligi" bilan birlashtirilgan: u ikkala qo'l va oyoq uchun qo'llab -quvvatlash tizimlarini o'z ichiga oladi. Biroq, HAL-5 yuk ko'tarish qobiliyati bir necha o'n kilogrammdan oshmaydi. Vaziyat, bu rivojlanishning tezlik sifatlari bilan bir xil. Gap shundaki, yapon dizaynerlari harbiy maqsadda emas, balki nogironlarni reabilitatsiyalashga e'tibor qaratishgan. Shubhasiz, bunday foydalanuvchilarga yuqori tezlik yoki yuk ko'tarish qobiliyati kerak emas. Shunga ko'ra, agar harbiylar HAL-5 ni hozirgi holatidan manfaatdor bo'lsa, uning asosida harbiy maqsadda ishlatilgan yangi ekzoskelet yasash mumkin bo'ladi.
EHPA tanloviga taqdim etilgan istiqbolli ekzoskeletlarning barcha variantlaridan hozircha faqat HULC harbiylar bilan birgalikda sinovdan o'tdi. Boshqa loyihalarning bir qator xususiyatlari hali ham o'z sinovlarini boshlashga ruxsat bermaydi. Sentyabr oyida haqiqiy sharoitda ekzoskeletning xususiyatlarini o'rganish uchun bir nechta HULC to'plamlari qismlarga yuboriladi. Agar hamma narsa muammosiz ketsa, 2014-15 yillarda yirik ishlab chiqarish boshlanadi.
Bu orada olimlar va dizaynerlar yaxshiroq tushunchalar va dizaynlarga ega bo'lishadi. Ekzoskeletlar sohasida eng kutilgan yangilik - bu robot qo'lqoplar. Mavjud manipulyatorlar qo'lda ishlatish uchun mo'ljallangan asboblar va shunga o'xshash narsalarni ishlatish uchun hali juda qulay emas. Bundan tashqari, bunday qo'lqoplarni yaratish bir qator qiyinchiliklar bilan bog'liq. Umuman olganda, ular boshqa ekzoskelet majmualariga o'xshaydi, lekin bu holda sinxronizatsiya muammolari ko'p sonli mexanik elementlar, inson qo'li harakatining xususiyatlari va boshqalar bilan kuchayadi. Ekzoskeletlarning keyingi rivojlanish bosqichi neyroelektronik interfeysni yaratish bo'ladi. Endi mexanikaning harakatini sensorlar va servo drayvlar boshqaradi. Muhandislar va olimlar uchun qulayroq - inson nerv impulslarini olib tashlaydigan elektrodli boshqaruv tizimidan foydalanish. Boshqa narsalar qatorida, bunday tizim mexanizmlarning reaktsiya vaqtini qisqartiradi va natijada butun ekzoskeletning samaradorligini oshiradi.
Amaliy qo'llanishga kelsak, so'nggi yarim asr mobaynida unga bo'lgan qarashlar deyarli o'zgarmadi. Harbiylar hali ham istiqbolli tizimlarning asosiy foydalanuvchilari hisoblanadi. Ular ekzoskeletlardan yuk ko'tarish va tushirish operatsiyalari, o'q -dorilarni tayyorlash va jangovar vaziyatda jangchilarning imkoniyatlarini oshirish uchun foydalanishlari mumkin. Ta'kidlash joizki, ekzoskeletlarning yuk ko'tarish qobiliyati nafaqat harbiylar uchun foydali bo'ladi. Insonga o'zining jismoniy imkoniyatlarini sezilarli darajada oshirishga imkon beradigan texnologiyaning keng qo'llanilishi barcha logistika va yuk tashishning yuzini o'zgartirishi mumkin. Masalan, yuk ko'targichlar bo'lmaganda yarim romorkni yuklash vaqti o'nlab foizga kamayadi, bu butun transport tizimining samaradorligini oshiradi. Nihoyat, asab tomonidan boshqariladigan ekzoskeletlar nogironlarga odamlarni yana to'liq hayot kechirishga yordam beradi. Bundan tashqari, neyroelektron interfeysga katta umidlar bog'langan: o'murtqa shikastlanganda va boshqalar. Jarohatlarda miyadan kelgan signallar tananing ma'lum bir qismiga etib bormasligi mumkin. Agar biz ularni asabning shikastlangan joyiga "tutib", ularni ekzoskeletni boshqarish tizimiga yuboradigan bo'lsak, u holda odam endi nogironlar aravachasida yoki karavotda qolmaydi. Shunday qilib, harbiy o'zgarishlar nafaqat harbiylarning hayotini yaxshilashi mumkin. Hozircha, katta rejalar tuzayotganda, Lockheed Martin HULC ekzoskeletining faqat kuzda boshlanadigan sinov ishi haqida eslash kerak. Uning natijalariga ko'ra, potentsial foydalanuvchilarning butun sanoat istiqboli va unga bo'lgan qiziqishini baholash mumkin bo'ladi.
