Экзоскелет по существу является роботизированным костюмом, который обеспечивает конечностям пользователя искусственное движение и становится все более распространенным способом помощи потерявшим ноги людям. Но все-таки сегодняшние экзоскелеты, в основном, неуклюжие, тяжелые устройства. Новые технологии приводов на основе роботизированной кожи могли бы сделать их гораздо легче и более естественными.
Экзоскелеты разрабатываются с 1960 года. Первый из них напоминал Железного человека и был громоздким комплектом из ног и перчаток с когтями. Он предназначался для помощи рабочим при подъеме тяжелых грузов, используя гидравлическую энергию. С тех пор было создано много успешных конструкций для увеличения силы верхних и нижних конечностей. Они даже используются как способ взаимодействия с компьютерами при помощи сенсорных датчиков.
Эти устройства обычно состоят из цепи связок и силовых сочленений, которые взаимодействуют с собственными костями и суставами пользователя. Связки надежно прикреплены к конечностям пользователя и при активации сочленений они помогают суставам изгибаться. Управление экзоскелетом может выполняться с помощью компьютера, если он выполняет подпрограмму физиотерапии или путем мониторинга электрической активности в мышцах пользователя, с последующим созданием усилия.
Но, несмотря на полвека исследований, экзоскелеты до сих пор не нашли широкого применения. И в значительной степени потому, что их, как правило, очень неудобно носить в течение длительного периода времени, так как размеры тела у всех разные и экзоскелет не может идеально подойти всем людям. Индивидуальная подгонка не всегда обеспечивает приемлемые результаты.
Еще одна проблема, особенно для экзоскелетов верхней части тела – они тяжелые из-за прочных материалов, необходимых для поддержания веса тела и мощных приводов, которые перемещают суставы. Современные экзоскелеты также не предназначены для действия в условиях дождя или при серьезных изменениях температуры воздуха, что затрудняет их использование в реальной жизни. А их внешним видом пока не занимались дизайнеры.
Для того, чтобы сделать экзоскелеты более практичными и привлекательными, нужны новые технологии, позволяющие сделать их скорее «второй кожей», чем огромным роботизированным костюмом. Экзоскелеты обычно используют тяжелые электродвигатели, но в настоящее время экспериментируют и с легкими приводами на основе пневматики. Они изготовлены из легких материалов, но могут создать усилие, необходимое для подъема сотен килограммов.
Тем не менее, даже эти легкие приводы все же должны быть прикреплены к жесткой механической конструкции, которая крепится к телу пользователя. В Центре автономных систем и робототехники Университета Salford в Манчестере разрабатывают альтернативный вариант мягкой робототехники. Эта технология использует физически мягкие современные материалы для выполнения аналогичных задач на традиционных жестких робототехнических устройствах. Они особенно хорошо подходят для взаимодействия с людьми, так как они легкие и, когда сталкиваются с человеком, вряд ли могут привести к травмам.
Недавно разработанный мягкий привод сгибается подобно хоботу слона. В отличие от традиционного жесткого роботизированного сустава, этот мягкий сустав, если встретит сопротивление в одной части привода, все равно будет гнуться, но в другом месте привода.
При создании костюма из этого облегающего материала можно создать мягкий экзоскелет, который изгибается точно в месте суставов человека. Это означает, что костюм полностью будет соответствовать разным пользователям без необходимости механической регулировки или калибровки. Кроме того, система имеет малый вес и ее можно носить как одежду, а не как громоздкую механическую раму.
Комментарии
(0) Добавить комментарий