Exoskeletons

Għalkemm dan l-aħħar aktar u aktar instemgħu dwar l-eżoskeletri, jirriżulta li l-istorja ta’ din l-invenzjoni tmur lura għas-seklu dsatax. Skopri kif inbidel matul l-għexieren ta’ snin u kif dehru l-punti ta’ bidla fl-evoluzzjoni tagħha. 

1. Illustrazzjoni mill-privattiva ta 'Nikolai Yagn

1890 – L-ewwel ideat innovattivi għall-ħolqien ta 'eżoskeletru jmorru lura għas-seklu 1890. Fl-420179, Nicholas Yagn privattiva fl-Istati Uniti (privattiva Nru US XNUMX A) "Apparat biex jiffaċilita l-mixi, il-ġiri u l-qbiż" (1). Kienet armatura magħmula mill-injam, li l-iskop tagħha kien li żżid il-veloċità ta 'gwerrier waqt marċ ta' ħafna kilometri. Id-disinn sar sors ta 'ispirazzjoni għal aktar tfittxija għall-aħjar soluzzjoni.

1961 - Fis-snin 60, General Electric, flimkien ma 'grupp ta' xjenzati mill-Università ta 'Comell, bdew jaħdmu fuq il-ħolqien ta' libsa elettro-idrawlika li tappoġġja l-eżerċizzju tal-bniedem. Il-kollaborazzjoni mal-militar fuq il-proġett Man Augmentation wasslet għall-iżvilupp tal-Hardiman (2). L-għan tal-proġett kien li jinħoloq libsa li timita l-movimenti naturali tal-bniedem, li tippermettilu jerfa’ oġġetti li jiżnu kważi 700 kg. Il-kostum innifsu kien jiżen l-istess, iżda l-piż tanġibbli kien biss 20 kg.

2. Skambjatur tas-sħana prototip General Electric

Minkejja s-suċċess tal-proġett, irriżulta li l-utilità tiegħu kienet negliġibbli, u l-kopji inizjali jkunu għaljin. L-għażliet ta 'mobilità limitata tagħhom u s-sistema ta' enerġija kumplessa eventwalment għamlu dawn l-apparati inutilizzabbli. Waqt l-ittestjar, irriżulta li Hardiman jista 'biss jerfa' 350 kg, u b'użu fit-tul għandu tendenza għal movimenti perikolużi u mhux koordinati. Minn aktar żvilupp tal-prototip, driegħ wieħed biss ġie abbandunat - l-apparat kien jiżen madwar 250 kg, iżda ma kienx prattiku daqs l-eżoskeletru preċedenti.

70s. “Minħabba d-daqs, il-piż, l-instabilità u l-problemi tal-qawwa tiegħu, l-Hardiman qatt ma daħal fil-produzzjoni, iżda l-Man-Mate industrijali uża xi teknoloġija mis-60ijiet. Id-drittijiet għat-teknoloġija nxtraw minn Western Space and Marine, imwaqqfa minn wieħed mill-inġiniera GE. Il-prodott ġie żviluppat aktar u llum jeżisti fil-forma ta 'driegħ robotiku kbir li jista' jerfa' sa 4500 kg bl-użu ta 'feedback tal-forza, li jagħmilha ideali għall-industrija tal-azzar.

3. Exoskeletons mibnija fl-Istitut Mihailo Pupin fis-Serbja.

1972 – Ġew żviluppati exoskeletons attivi bikrija u robots umanojdi fl-Istitut Mihailo Pupin fis-Serbja minn grupp immexxi mill-prof. Miomir Vukobratovich. L-ewwel, sistemi ta’ moviment tar-riġlejn ġew żviluppati biex jappoġġaw ir-rijabilitazzjoni ta’ nies li jbatu minn parapleġija (3). Meta żviluppa esoskeletons attivi, l-istitut żviluppa wkoll metodi għall-analiżi u l-kontroll tal-mixi tal-bniedem. Xi wħud minn dawn l-avvanzi kkontribwew għall-iżvilupp tar-robots umanojdi ta 'prestazzjoni għolja tal-lum. Fl-1972, eżoskeletru pnewmatiku attiv b'programmazzjoni elettronika għall-paraliżi tal-estremitajiet t'isfel ġie ttestjat fi klinika ortopedika f'Belgrad.

1985 “Inġinier fil-Laboratorju Nazzjonali ta’ Los Alamos qed jibni exoskeleton imsejjaħ il-Pitman, korazza tal-qawwa għall-infantrymen. Il-kontroll tal-apparat kien ibbażat fuq sensuri li jiskennjaw il-wiċċ tal-kranju, imqiegħda f'elmu speċjali. Minħabba l-kapaċitajiet tat-teknoloġija ta 'dak iż-żmien, kien disinn kumpless wisq biex jiġi manifatturat. Il-limitazzjoni kienet primarjament is-saħħa tal-kompjuters insuffiċjenti tal-kompjuters. Barra minn hekk, l-ipproċessar tas-sinjali tal-moħħ u l-konverżjoni tagħhom f'movimenti tal-eżoskeletru baqa' teknikament prattikament impossibbli dak iż-żmien.

4. Exoskeleton Lifesuit, iddisinjat minn Monty Reed.

1986 — Monty Reed, suldat tal-Armata tal-Istati Uniti li kiser is-sinslu waqt li kien qed jagħmel skydiving, jiżviluppa eżoskeletru tal-libsa tas-sopravivenza (4). Huwa kien ispirat mid-deskrizzjonijiet tal-ilbiesi tal-infanterija mobbli fir-rumanz ta' fantaxjenza ta' Robert Heinlein Starship Troopers, li qara waqt li kien qed jirkupra fl-isptar. Madankollu, Reed ma beda jaħdem fuq it-tagħmir tiegħu qabel l-2001. Fl-2005, huwa ttestja libsa ta 'salvataġġ prototip 4,8 fit-tellieqa ta' Jum San Patrizju f'Seattle, Washington. L-iżviluppatur isostni li stabbilixxa rekord ta 'veloċità tal-mixi fil-ilbiesi tar-robot, li jkopri 4 kilometri b'veloċità medja ta' 14 km/h. Il-prototip Lifesuit 1,6 kien kapaċi jmur 92 km kompletament iċċarġjat u jitħalla jgħolli XNUMX kg.

1990-preżent - L-ewwel prototip tal-eżoskeletru HAL ġie propost minn Yoshiyuki Sankai (5), prof. Università ta 'Tsukuba. Sankai qatta’ tliet snin – mill-1990 sal-1993 – jidentifika n-newroni li jikkontrollaw il-moviment tar-riġlejn. Lilu u t-tim tiegħu ħadu erba’ snin oħra biex jagħmlu prototip tat-tagħmir. It-tielet prototip HAL, żviluppat fil-bidu tas-seklu 22, kien imqabbad ma 'kompjuter. Il-batterija nnifisha kienet tiżen kważi 5 kg, li għamilha ferm imprattikabbli. B'kuntrast, il-mudell aktar tard HAL-10 kien jiżen biss 5 kg u kellu l-batterija u l-kompjuter tal-kontroll imgeżwer madwar il-qadd tal-utent. HAL-XNUMX bħalissa huwa esoskeleton mediku b'erba 'riġlejn (għalkemm verżjoni tar-riġlejn t'isfel biss hija disponibbli wkoll) manifatturat mill-kumpanija Ġappuniża Cyberdyne Inc. b’kollaborazzjoni mal-Università ta’ Tsukuba.

5. Il-Professur Yoshiyuki Sankai jippreżenta wieħed mill-mudelli tal-eżoskeletru.

Jaħdem madwar sagħtejn u 2 minuta kemm ġewwa kif ukoll barra. Jgħin biex jerfgħu oġġetti tqal. Il-post tal-kontrolli u s-sewqan f'kontenituri ġewwa l-każ għamilha possibbli li teħles mill-"backpack" tant karatteristika tal-biċċa l-kbira tal-exoskeletons, xi kultant tixbaħ insett kbir. Nies bi pressjoni għolja, osteoporożi, u kwalunkwe kundizzjoni tal-qalb għandhom jikkonsultaw tabib qabel ma jużaw HAL, u l-kontraindikazzjonijiet jinkludu, iżda mhumiex limitati għal, pacemaker u tqala. Bħala parti mill-programm HAL FIT, il-manifattur joffri l-possibbiltà li juża sessjonijiet ta 'trattament b'eżoskeletru kemm għal nies morda kif ukoll b'saħħithom. Id-disinjatur HAL isostni li l-istadji li jmiss tal-aġġornament se jiffokaw fuq il-ħolqien ta 'libsa rqiqa li tippermetti lill-utent jiċċaqlaq liberament u saħansitra jiġri. 

2000 - prof. Homayoun Kazeruni u t-tim tiegħu f'Ekso Bionics qed jiżviluppaw Universal Human Cargo Carrier, jew HULC (6) huwa exoskeleton bla fili b'drajv idrawliku. L-għan tiegħu huwa li jgħin lis-suldati tal-gwerra jġorru tagħbijiet li jiżnu sa 90 kg għal żmien twil, b'veloċità massima ta '16 km / h. Is-sistema ġiet żvelata lill-pubbliku fis-Simpożju tax-Xitwa AUSA fis-26 ta’ Frar 2009, meta ntlaħaq ftehim ta’ liċenzjar ma’ Lockheed Martin. Il-materjal dominanti użat f'dan id-disinn huwa titanju, materjal ħafif iżda relattivament għali bi proprjetajiet mekkaniċi u ta 'saħħa għolja.

L-eżoskeletru huwa mgħammar b'tazzi tal-ġbid li jippermettulek iġorr oġġetti li jiżnu sa 68 kg (apparat tal-irfigħ). L-enerġija hija fornuta minn erba 'batteriji tal-polimeru tal-litju, li jiżguraw it-tħaddim normali tal-apparat b'tagħbija ottimali sa 20 siegħa. L-eżoskeletru ġie ttestjat f'diversi kundizzjonijiet tal-ġlied u b'diversi tagħbijiet. Wara sensiela ta’ esperimenti ta’ suċċess fil-ħarifa tal-2012, intbagħat l-Afganistan, fejn ġie ttestjat waqt kunflitt armat. Minkejja ħafna reviżjonijiet pożittivi, il-proġett tpoġġa sospiż. Kif irriżulta, id-disinn għamilha diffiċli biex jitwettqu ċerti movimenti u fil-fatt żied it-tagħbija fuq il-muskoli, li kkontradixxa l-idea ġenerali tal-ħolqien tagħha.

2001 – Il-proġett Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX), oriġinarjament maħsub prinċipalment għall-armata, jinsab għaddej. Fil-qafas tagħha, inkisbu riżultati promettenti fil-forma ta' soluzzjonijiet awtonomi ta' importanza prattika. L-ewwelnett, inħoloq apparat robotiku, imwaħħal mal-parti t'isfel tal-ġisem biex jagħti lis-saqajn saħħa żejda. It-tagħmir kien iffinanzjat mill-Aġenzija ta 'Proġetti ta' Riċerka Avvanzata tad-Difiża (DARPA) u żviluppat mill-Laboratorju tar-Robotika u l-Inġinerija tal-Bniedem Berkeley, diviżjoni tal-Università ta 'Kalifornja, Dipartiment tal-Inġinerija Mekkanika ta' Berkeley. Is-sistema tal-eżoskeletru Berkeley tagħti lis-suldati l-abbiltà li jġorru tagħbijiet kbar bi sforz minimu u fuq kwalunkwe tip ta 'terren, bħal ikel, tagħmir ta' salvataġġ, kits tal-ewwel għajnuna, komunikazzjonijiet u armi. Minbarra l-applikazzjonijiet militari, BLEEX bħalissa qed tiżviluppa proġetti ċivili. Il-Laboratorju tar-Robotika u l-Inġinerija tal-Bniedem bħalissa qed jinvestiga s-soluzzjonijiet li ġejjin: ExoHiker - exoskeleton iddisinjat prinċipalment għall-membri tal-ispedizzjoni fejn hemm bżonn li jittrasportaw tagħmir tqil, ExoClimber - tagħmir għal nies li jitilgħu għoljiet għoljin, Medical Exoskeleton - exoskeleton għal persuni b’diżabilità kapaċitajiet fiżiċi. disturbi tal-mobilità tar-riġlejn t'isfel.

8. Prototip Sarcos XOS 2 fl-azzjoni

it-test

2010 – Jidher XOS 2 (8) hija kontinwazzjoni tal-exoskeleton XOS minn Sarcos. L-ewwelnett, id-disinn il-ġdid sar eħfef u aktar affidabbli, li jippermettilek tgħolli tagħbijiet li jiżnu sa 90 kg fi statiku. L-apparat jixbaħ cyborg. Il-kontroll huwa bbażat fuq tletin attwatur li jaġixxu bħal ġonot artifiċjali. L-eżoskeletru fih diversi sensuri li jittrasmettu sinjali lill-attwaturi permezz ta 'kompjuter. B'dan il-mod, isseħħ tħaddim bla xkiel u kontinwu, u l-utent ma jħoss l-ebda sforz sinifikanti. Il-piż XOS huwa 68 kg.

2011-preżent – L-Amministrazzjoni tal-Ikel u tad-Droga tal-Istati Uniti (FDA) tapprova l-eżoskeletru mediku ReWalk (9). Hija sistema li tuża elementi ta 'saħħa biex issaħħaħ ir-riġlejn u tippermetti lin-nies b'paraliżi biex iqumu dritti, jimxu u jitilgħu t-taraġ. L-enerġija hija pprovduta minn batterija ta 'backpack. Il-kontroll jitwettaq permezz ta 'kontroll remot sempliċi li jinżamm fl-idejn li jiskopri u jikkoreġi l-movimenti tal-utent. Il-ħaġa sħiħa kienet iddisinjata minn Amit Goffer tal-Iżrael u qed tinbiegħ minn ReWalk Robotics Ltd (oriġinarjament Argo Medical Technologies) għal madwar PLN 85. dollari.

9 Nies Walk In ReWalk Exoskeletons

Fiż-żmien tar-rilaxx, it-tagħmir kien disponibbli f'żewġ verżjonijiet - ReWalk I u ReWalk P. L-ewwel tintuża minn istituzzjonijiet mediċi għal skopijiet ta 'riċerka jew terapewtiċi taħt is-superviżjoni ta' professjonist mediku. ReWalk P huwa maħsub għall-użu personali minn pazjenti fid-dar jew f'żoni pubbliċi. F'Jannar 2013, ġiet rilaxxata verżjoni aġġornata ta' ReWalk Rehabilitation 2.0. Dan tejjeb l-adattament għal nies ogħla u tejjeb is-softwer tal-kontroll. ReWalk jeħtieġ li l-utent juża krozzi. Mard kardjovaskulari u fraġilità tal-għadam huma msemmija bħala kontra-indikazzjonijiet. Il-limitazzjoni hija wkoll it-tkabbir, fi żmien 1,6-1,9 m, u l-piż tal-ġisem sa 100 kg. Dan huwa l-uniku eżoskeletru li fih tista’ ssuq karozza.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Ekso Bionics, li qabel kienet magħrufa bħala Berkeley Bionics, tiżvela l-eżoskeletru mediku tagħha. Il-proġett beda sentejn qabel bl-isem eLEGS (10), u kien maħsub għar-rijabilitazzjoni ta’ nies bi gradi differenti ta’ paraliżi. Bħal ReWalk, il-kostruzzjoni teħtieġ l-użu ta 'krozzi. Il-batterija tipprovdi enerġija għal mill-inqas sitt sigħat ta 'użu. Is-sett Exo jiswa madwar 100 elf. dollari. Fil-Polonja, il-proġett tal-exoskeleton Ekso GT, apparat mediku maħsub biex jaħdem ma 'pazjenti newroloġiċi, huwa magħruf. Id-disinn tiegħu jippermetti mixi, inklużi nies wara puplesiji, korrimenti tas-sinsla tad-dahar, pazjenti bi sklerożi multipla jew bis-sindromu Guillain-Barré. It-tagħmir jista 'jopera f'diversi modi differenti, skond il-grad ta' disfunzjoni tal-pazjent.

2013 – Mindwalker, proġett ta’ esoskeleton ikkontrollat ​​mill-moħħ, jirċievi fondi mill-Unjoni Ewropea. Id-disinn huwa r-riżultat ta’ kollaborazzjoni bejn xjenzati mill-Università Ħielsa ta’ Brussell u l-Fondazzjoni Santa Luċija fl-Italja. Ir-riċerkaturi ttestjaw modi differenti biex jikkontrollaw l-apparat - jemmnu li l-interface tal-moħħ-newro-kompjuter (BNCI) jaħdem l-aħjar, li jippermettilek tikkontrollaha bil-ħsibijiet. Is-sinjali jgħaddu bejn il-moħħ u l-kompjuter, billi jaqbżu s-sinsla tad-dahar. Mindwalker jikkonverti sinjali EMG, jiġifieri, potenzjali żgħar (imsejħa myopotentials) li jidhru fuq il-wiċċ tal-ġilda ta 'persuna meta l-muskoli jkunu qed jaħdmu, fi kmandi ta' moviment elettroniku. L-eżoskeletru huwa pjuttost ħafif, jiżen biss 30 kg mingħajr batteriji. Se jappoġġa adulti li jiżnu sa 100 kg.

2016 – L-Università Teknika tal-ETH fi Zurich, l-Isvizzera, tospita l-ewwel kompetizzjoni sportiva ta’ Cybathlon għal persuni b’diżabilità li jużaw robots ta’ assistenza. Waħda mid-dixxiplini kienet it-tiġrija tal-exoskeleton fuq korsa tal-ostakli għal persuni b’paraliżi tal-estremitajiet t’isfel. F'din id-dimostrazzjoni ta' ħiliet u teknoloġija, l-utenti tal-eżoskeletru kellhom iwettqu ħidmiet bħal joqogħdu fuq sufan u jqumu, jimxu fuq l-għoljiet, jitilgħu fuq il-blat (bħal meta jaqsmu xmara ta 'muntanji baxxi), u jitilgħu turġien. Irriżulta li ħadd ma kien kapaċi jegħleb l-eżerċizzji kollha, u l-aktar timijiet mgħaġġla ħadu aktar minn 50 minuta biex itemmu l-korsa ta 'ostakli ta' 8 metri. L-avveniment li jmiss se jseħħ fl-2020 bħala indikatur tal-iżvilupp tat-teknoloġija tal-eżoskeletru.

2019 – Matul id-dimostrazzjonijiet tas-sajf fiċ-Ċentru tat-Taħriġ tal-Commando f’Lympston, ir-Renju Unit, Richard Browning, inventur u CEO ta’ Gravity Industries, wera l-libsa tal-ġett tal-exoskeleton Daedalus Mark 1 tiegħu, li ħalliet impressjoni kbira fuq il-militar, u mhux biss fuq l-Ingliżi. Sitt magni bil-ġett żgħar - tnejn minnhom huma installati fuq wara u tnejn fil-forma ta 'pari addizzjonali fuq kull driegħ - jippermettulek titla' sa għoli sa 600 m. S'issa, hemm biss biżżejjed fjuwil għal 10 minuti ta ' titjira...