Exoskeletons

Malgre ke nou te tande pi plis ak plis sou èzoskelèt dènyèman, li sanble ke istwa a nan envansyon sa a dat tounen nan diznevyèm syèk la. Chèche konnen ki jan li te chanje sou deseni yo ak ki pwen yo vire nan evolisyon li yo te sanble. 

1. Ilistrasyon ki soti nan patant Nikolai Yagna a

1890 – Premye lide inovatè pou kreye yon ègzoskelèt yo remonte nan 1890yèm syèk la. An 420179, Nicholas Yagn patante Ozetazini (Patant No. US XNUMX A) "Yon aparèy pou fasilite mache, kouri ak sote" (1). Se te blende ki fèt an bwa, objektif la se te ogmante vitès yon vanyan sòlda pandan yon mach milti-kilomèt. Konsepsyon an te vin yon sous enspirasyon pou plis rechèch pou solisyon an pi bon.

1961 – Nan ane 60 yo, General Electric, ansanm ak yon gwoup syantis nan Inivèsite Comella, te kòmanse travay sou kreye yon kostim elektwo-idwolik ki ta sipòte egzèsis imen. Kolaborasyon ak militè a sou pwojè Man Augmentation te mennen nan devlopman Hardiman (2). Objektif pwojè a se te kreye yon kostim ki ta imite mouvman natirèl yon moun, ki pèmèt li leve objè ki peze prèske 700 kg. Kostim nan tèt li te peze menm bagay la, men pwa tanjib lan te sèlman 20 kg.

2. Pwototip Jeneral Electric echanjeur chalè

Malgre siksè nan pwojè a, li te tounen soti ke itilite li yo te neglijab, ak premye kopi yo ta chè. Opsyon mobilite limite yo ak sistèm pouvwa konplèks yo finalman rann aparèy sa yo pa ka itilize. Pandan tès yo, li te jwenn ke Hardiman a ka sèlman leve 350 kg, epi lè yo itilize pou peryòd tan ki long, li gen yon tandans fè mouvman danjere, san kowòdone. Se sèlman yon sèl bra te abandone nan plis devlopman nan pwototip la - aparèy la te peze apeprè 250 kg, men li te menm jan an pratik kòm ègzoskelèt anvan an.

Ane 70 yo. - Akòz gwosè li, pwa, enstabilite ak pwoblèm pouvwa, Hardiman a pa janm te fè li nan pwodiksyon, men bra a endistriyèl Man-Mate enkòpore kèk teknoloji 60s. Dwa sou teknoloji a te achte pa Western Space ak Marin, ki te fonde pa youn nan enjenyè GE yo. Pwodwi a te devlope plis e jodi a li egziste nan fòm yon gwo bra robotik ki, lè l sèvi avèk fòs fidbak, ka leve pwa ki rive jiska 4500 kg, fè li ideyal pou endistri asye a.

3. Egzoskelèt yo te konstwi nan Enstiti Mihailo Pupin nan Sèbi.

1972 – Yon gwoup ki te dirije pa Prof. Miomir Vukobratovich. Premyèman, sistèm mouvman janm yo te devlope pou sipòte reyabilitasyon moun ki gen parapleji.3). Lè yo devlope èzoskelèt aktif, enstiti a devlope tou metòd pou analize ak kontwole demach moun. Gen kèk nan pwogrè sa yo te kontribye nan devlopman nan robo umanoid wo-pèfòmans jodi a. An 1972, yo te teste yon èzoskelèt aktif ak kondwi pneumatik ak pwogram elektwonik pou parapjik nan yon klinik òtopedik nan Bèlgrad.

1985 – Yon enjenyè nan Laboratwa Nasyonal Los Alamos ap konstwi yon ègzoskelèt ki rele Pitman, zam pouvwa pou gadò. Kontwòl nan aparèy la te baze sou detèktè eskane sifas zo bwa tèt la, mete yo nan yon kas espesyal. Bay kapasite yo nan teknoloji a nan tan an, li te twò konplèks yon konsepsyon yo dwe pwodwi. Limitasyon an te prensipalman pouvwa ensifizan òdinatè yo. Anplis de sa, pwosesis siyal nan sèvo ak konvèti yo nan mouvman ègzoskelèt te rete teknikman pratikman enposib nan moman sa a.

4. Lifesuit exoskeleton ki fèt pa Monty Reed.

1986 - Monty Reed, yon sòlda Lame Ameriken ki te kase kolòn vètebral li nan yon so parachit, ap devlope yon ègzoskelèt pou yon kostim siviv (4). Li te enspire pa deskripsyon kostim enfantri mobil yo nan roman syans fiksyon Starship Troopers Robert Heinlein, ke li te li pandan li te rekipere nan lopital. Sepandan, Reed pa t kòmanse travay sou aparèy li jis nan 2001. An 2005, li te teste yon pwototip 4,8-kalib kostim chape nan kous Jou St Patrick nan Seattle, Washington. Pwomotè a deklare ke li te mete yon rekò pou vitès mache nan kostim robo, ki kouvri 4 kilomèt nan yon vitès mwayèn nan 14 km / h. Pwototip Lifesuit 1,6 la te kapab vwayaje 92 km konplètman chaje e li te kapab leve XNUMX kg.

1990-kounye a - Yoshiyuki Sankai te pwopoze premye pwototip èzoskelèt HAL la (5), prof. Inivèsite Tsukuba. Sankai te pase twa ane, soti nan 1990 a 1993, idantifye newòn yo ki kontwole mouvman janm yo. Li te pran l 'ak ekip li a yon lòt kat ane yo pwototip ekipman an. Twazyèm pwototip HAL, ki te devlope nan kòmansman 22yèm syèk la, te konekte ak yon òdinatè. Batri a li menm te peze prèske 5kg, sa ki fè li trè pratik. Nan contrast, modèl la pita HAL-10 te peze sèlman 5 kg, ak batri a ak òdinatè kontwòl yo te vlope nan ren itilizatè a. HAL-XNUMX se kounye a yon èzoskelèt medikal kat branch (byenke yon vèsyon pi ba-man sèlman ki disponib tou) ki fabrike pa konpayi Japonè Cyberdyne Inc. an kolaborasyon ak University of Tsukuba.

5. Pwofesè Yoshiyuki Sankai prezante youn nan modèl exoskeleton yo.

Opere apeprè 2 èdtan 40 minit tou de andedan kay la ak deyò. Ede leve objè lou. Aranjman an nan eleman kontwòl ak kondwi nan resipyan andedan kò a te fè li posib yo debarase m de "sak lekòl la" ki tèlman karakteristik nan pifò èzoskelèt, pafwa sanble ak yon gwo ensèk. Moun ki gen tansyon wo, osteyopowoz ak nenpòt maladi kè ta dwe konsilte yon doktè anvan yo sèvi ak HAL, ak kontr gen ladan, men yo pa limite a, pacemaker ak gwosès. Kòm yon pati nan pwogram nan HAL FIT, manifakti a ofri posibilite pou itilize sesyon terapetik ak yon èzoskelèt pou tou de moun ki malad ak an sante. Designer HAL deklare ke pwochen etap yo nan modènizasyon yo pral vize a kreye yon kostim mens ki pral pèmèt itilizatè a deplase lib e menm kouri. 

2000 – prof. Homayoun Kazerouni ak ekip li a nan Ekso Bionics ap devlope Carrier Kago Inivèsèl Imèn, oswa HULC (6) se yon eksoskelèt san fil ak kondwi idwolik. Objektif li se ede sòlda batay yo pote chay ki peze jiska 90 kg pou peryòd tan ki long, ak yon vitès maksimòm de 16 km / h. Sistèm nan te revele piblik la nan AUSA Winter Symposium nan dat 26 fevriye 2009, lè yo te jwenn yon akò lisans ak Lockheed Martin. Materyèl dominan yo itilize nan konsepsyon sa a se Titàn, yon materyèl ki lejè men relativman chè ak pwopriyete segondè mekanik ak fòs.

Eksoskelèt la ekipe ak ventouse ki pèmèt li pote objè ki peze jiska 68 kg (aparèy leve). Pouvwa a founi nan kat pil ityòm-polymère, ki asire operasyon nòmal nan aparèy la nan chaj optimal pou jiska 20 èdtan. Exoskeleton a te teste nan plizyè kondisyon konba ak plizyè charges. Apre yon seri eksperyans siksè, nan sezon otòn la nan 2012 li te voye nan Afganistan, kote li te teste pandan konfli ame a. Malgre anpil revizyon pozitif, pwojè a te sispann. Kòm li te tounen soti, konsepsyon an te fè li difisil fè sèten mouvman ak aktyèlman ogmante chaj la sou misk yo, ki kontredi lide an jeneral nan kreyasyon li yo.

2001 – Pwojè Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX), ki te fèt prensipalman pou Lame a, se sou pye. Nan kad li yo, rezilta pwomèt yo te reyalize nan fòm lan nan solisyon otonòm ki gen enpòtans pratik. Premyèman, yo te kreye yon aparèy robot ki tache ak pi ba kò a pou bay plis fòs nan pye yo. Ekipman an te finanse pa Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) epi devlope pa Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory, yon divizyon Depatman Jeni Mekanik Inivèsite Kalifòni Berkeley. Sistèm exoskeleton Berkeley a bay sòlda yo kapasite pou yo pote gwo chay ak efò minim ak sou nenpòt kalite tèren, tankou manje, ekipman sekou, twous premye swen, ekipman kominikasyon ak zam. Anplis aplikasyon militè yo, BLEEX ap devlope kounye a pwojè sivil yo. Laboratwa Robotics ak Jeni Imèn kounye a ap fè rechèch sou solisyon sa yo: ExoHiker - yon ègzoskelèt ki fèt sitou pou patisipan ekspedisyon yo kote gen bezwen pou transpòte ekipman lou, ExoClimber - ekipman pou moun k ap grenpe gwo mòn, Medical Exoskeleton - yon ègzoskelèt pou moun ki gen andikap kapasite fizik. pwoblèm mobilite nan ekstremite ki pi ba yo.

8. Sarcos XOS 2 pwototip an aksyon

tèks la

2010 – XOS 2 parèt (8) se yon kontinyasyon nan eksoskelèt XOS soti nan Sarcos. Premye a tout, nouvo konsepsyon an vin pi lejè ak plis serye, sa ki pèmèt leve estatik chaj ki peze jiska 90 kg. Aparèy la sanble ak yon siborg. Kontwòl la baze sou trant actuators ki aji tankou jwenti atifisyèl. Ègzoskelèt la gen plizyè detèktè ki transmèt siyal nan actuators atravè yon òdinatè. Kidonk, kontwòl lis ak kontinyèl rive san itilizatè a santi okenn efò enpòtan. XOS la peze 68 kg.

2011-kounye a – US Food and Drug Administration (FDA) apwouve èzoskelèt medikal ReWalk (9). Li se yon sistèm ki sèvi ak eleman fòs pou ranfòse janm yo epi ki pèmèt parapjik yo kanpe dwat, mache ak monte eskalye. Se yon batri sakado ki bay enèji. Kontwòl se te pote lè l sèvi avèk yon senp kontwòl remote ki te kenbe men, ki detekte ak korije mouvman itilizatè a. Tout bagay sa a te devlope pa Amit Goffer soti nan pèp Izrayèl la epi li vann pa ReWalk Robotics Ltd (orijinèlman Argo Medical Technologies) pou apeprè PLN 85 mil. dola.

9. Moun mache nan èzoskelèt ReWalk

Nan moman lage a, ekipman an te disponib nan de vèsyon - ReWalk I ak ReWalk P. Premye a se itilize pa enstitisyon medikal pou rechèch oswa rezon terapetik anba sipèvizyon yon pwofesyonèl medikal. ReWalk P fèt pou pasyan yo itilize pèsonèlman lakay yo oswa nan plas piblik. Nan mwa janvye 2013, yo te pibliye yon vèsyon ajou ReWalk Rehabilitation 2.0. Sa a amelyore pozisyon syèj pou moun ki pi wo ak amelyore lojisyèl kontwòl la. ReWalk mande pou itilizatè a sèvi ak beki. Maladi kadyovaskilè ak frajilite zo yo mansyone kòm kontr. Limit yo tou wotè, nan 1,6-1,9 m, ak pwa kò jiska 100 kg. Sa a se eksoskelèt la sèlman nan ki ou ka kondwi yon machin.

10. eLEGS soti nan Ex Bionics

2012 – Ekso Bionics, ansyen ke yo rekonèt kòm Berkeley Bionics, prezante èzoskelèt medikal li yo. Pwojè a te kòmanse dezan pi bonè sou non eLEGS (10), e li te fèt pou reyabilitasyon moun ki gen diferan degre paralizi. Tankou ReWalk la, konsepsyon an mande pou itilize beki. Batri a bay enèji pou omwen sis èdtan nan itilizasyon. Twous Exo a koute anviwon 100 mil. dola. Nan Polòy, pwojè eksoskelèt Ekso GT la konnen - yon aparèy medikal ki fèt pou travay ak pasyan newolojik. Konsepsyon li pèmèt mache, ki gen ladan moun apre kou, blesi nan epinyè, pasyan ki gen paralezi miltip oswa ki gen sendwòm Guillain-Barré. Ekipman an ka opere nan plizyè mòd diferan, tou depann de degre nan malfonksyònman nan pasyan an.

2013 – Mindwalker, yon pwojè eksoskelèt ki kontwole tèt ou, resevwa finansman nan men Inyon Ewopeyen an. Konsepsyon an se rezilta yon kolaborasyon ant syantis ki soti nan Inivèsite gratis nan Brussels ak Fondasyon Santa Lucia nan peyi Itali. Chèchè yo teste diferan fason yo kontwole aparèy la - yo kwè ke koòdone sèvo-neuro-òdinatè (BNCI) travay pi byen, ki pèmèt ou kontwole li ak panse ou. Siyal yo vwayaje ant sèvo a ak òdinatè a, kontourne mwal epinyè a. Mindwalker konvèti siyal EMG, ki se ti potansyèl (yo rele myopotentials) ki parèt sou sifas po yon moun lè misk travay, nan kòmandman mouvman elektwonik. Exoskeleton a se byen lejè, peze sèlman 30 kg san pil. Li ka sipòte yon granmoun ki peze jiska 100 kg.

2016 – ETH Zurich, Swis, ap òganize premye konpetisyon espò Cybathlon pou moun ki gen andikap ki sèvi ak robo asistans. Youn nan disiplin yo se te yon kous exoskeleton sou yon kou obstak pou moun ki gen parapleji. Nan demonstrasyon sa a nan konpetans ak teknoloji, itilizatè èzoskelèt yo te oblije fè travay tankou chita ak kanpe sou yon kanape, mache sou pant, mache sou wòch (tankou lè yo travèse yon rivyè mòn ki pa fon), ak monte eskalye. Li te tounen soti ke pèsonn pa t 'kapab ranpli tout egzèsis yo, ak ekip ki pi rapid yo te pran plis pase 50 minit yo fini kou obstak 8-mèt la. Pwochen evènman an pral pran plas nan 2020 kòm yon endikatè nan devlopman nan teknoloji èzoskelèt.

2019 – Pandan demonstrasyon ete yo nan Sant Fòmasyon Commando nan Lympstone, UK, Richard Browning, envanteur ak Direktè Jeneral Gravity Industries, te montre kostim avyon eksoskelèt Daedalus Mark 1 li a, ki te fè yon gwo enpresyon sou militè a, epi pa sèlman Britanik yo. Sis motè jè ti - de nan yo enstale nan do a ak de nan fòm lan nan pè adisyonèl sou chak bra - pèmèt ou monte nan yon wotè ki rive jiska 600 m. Jiskaprezan, gaz la se sèlman ase pou 10 minit nan vòl. ...