Exoskeletons

Obwuel méi a méi iwwer Exoskeletons a leschter Zäit héieren ginn ass, stellt sech eraus datt d'Geschicht vun dëser Erfindung zréck an d'XNUMX. Fannt eraus wéi et iwwer d'Joerzéngte geännert huet a wéi d'Wendepunkten a senger Evolutioun ausgesinn hunn. 

1. Illustratioun vum Patent vum Nikolai Yagn

1890 - Déi éischt innovativ Iddie fir en Exoskelett ze kreéieren daten aus dem 1890. Joerhonnert. Am Joer 420179 huet den Nicholas Yagn an den USA patentéiert (Patentnr US XNUMX A) "En Apparat fir Spazéieren, Lafen a Sprangen ze erliichteren" (1). Et war eng Rüstung aus Holz, den Zweck vun deem war d'Geschwindegkeet vun engem Krieger während engem ville Kilometer Marsch ze erhéijen. Den Design gouf eng Quell vun Inspiratioun fir weider Sich no der optimaler Léisung.

1961 - An de 60er Joren huet General Electric, zesumme mat enger Grupp vu Wëssenschaftler vun der Universitéit vu Comell, ugefaang ze schaffen un der Schafung vun engem elektrohydraulesche Kostüm deen d'mënschlech Übung ënnerstëtzt. Zesummenaarbecht mam Militär um Man Augmentation Projet huet zu der Entwécklung vum Hardiman (2). D'Zil vum Projet war e Kostüm ze kreéieren deen d'natierlech Beweegunge vun engem Mënsch miméiert, wat him erlaabt Objete vu bal 700 kg ophiewen. De Kostüm selwer huet d'selwecht gewien, awer e konkret Gewiicht war nëmmen 20 kg.

2. General Electric Prototyp Wärmetauscher

Trotz dem Succès vum Projet huet sech erausgestallt, datt seng Nëtzlechkeet vernoléisseg war, an déi éischt Exemplare wieren deier. Hir limitéiert Mobilitéitsoptiounen a komplexe Kraaftsystem hunn dës Apparater schlussendlech onbrauchbar gemaach. Beim Testen huet sech erausgestallt datt Hardiman nëmmen 350 kg ophiewe kann, a mat längerer Benotzung eng Tendenz zu geféierlechen, onkoordinéierte Bewegungen. Vun der weiderer Entwécklung vum Prototyp gouf nëmmen een Aarm opginn - den Apparat huet ongeféier 250 kg gewien, awer et war grad sou onpraktesch wéi de fréiere Exoskelett.

70s. "Duerch seng Gréisst, Gewiicht, Onstabilitéit a Kraaftproblemer ass den Hardiman ni an d'Produktioun gaang, awer den industrielle Man-Mate huet eng Technologie aus de 60er benotzt. D'Rechter op d'Technologie goufe vu Western Space a Marine kaaft, gegrënnt vun engem vun den GE Ingenieuren. De Produit gouf weider entwéckelt an existéiert haut a Form vun engem grousse Roboterarm, dee mat Kraaftfeedback bis zu 4500 kg ophiewe kann, wat et ideal mécht fir d'Stolindustrie.

3. Exoskeletons gebaut am Mihailo Pupin Institut a Serbien.

1972 - Fréi aktiv Exoskeletten a humanoid Roboter goufen am Mihailo Pupin Institut a Serbien vun enger Grupp gefouert vum Prof. Miomir Vukobratovich. Als éischt goufen Beenbewegungssystemer entwéckelt fir d'Rehabilitatioun vu Leit ze ënnerstëtzen, déi un Paraplegie leiden (3). Bei der Entwécklung vun aktiven Exoskeletone huet d'Institut och Methoden entwéckelt fir d'mënschlech Gaang ze analyséieren an ze kontrolléieren. E puer vun dëse Fortschrëtter hunn zu der Entwécklung vun haut héich performant humanoid Roboteren bäigedroen. 1972 gouf an enger orthopädescher Klinik zu Belgrad en aktiven pneumatesch Exoskelett mat elektronescher Programméierung fir Lähmung vun den ënneschten Extremitéiten getest.

1985 "En Ingenieur am Los Alamos National Laboratory baut en Exoskeleton genannt Pitman, Kraaft Rüstung fir Infanteristen. D'Kontroll vum Apparat baséiert op Sensoren, déi d'Uewerfläch vum Schädel scannen, an engem speziellen Helm gesat. Mat de Fäegkeeten vun der Technologie vun der Zäit war et ze komplex Design fir ze fabrizéieren. D'Begrenzung war virun allem déi net genuch Rechenkraaft vu Computeren. Zousätzlech ass d'Veraarbechtung vu Gehirsignaler an d'Ëmsetzung vun hinnen an Exoskeletonbewegungen zu där Zäit technesch praktesch onméiglech bliwwen.

4. Exoskeleton Lifesuit, entworf vum Monty Reed.

1986 - Monty Reed, US Arméi Zaldot deen seng Wirbelsäule gebrach huet beim Skydiving, entwéckelt en Exoskelett fir Iwwerliewenskostüm (4). Hie gouf inspiréiert vun de Beschreiwunge vu mobilen Infanteriekostüm am Robert Heinlein sengem Science Fiction Roman Starship Troopers, deen hien gelies huet wärend hien am Spidol erholl huet. Wéi och ëmmer, de Reed huet net un sengem Apparat ugefaang bis 2001 ze schaffen. Am Joer 2005 huet hien e Prototyp 4,8 Rettungskostüm an der St. Patrick's Day Course zu Seattle, Washington getest. Den Entwéckler behaapt e Spadséiergeschwindegkeetsrekord a Roboter Kostüm ze setzen, 4 Kilometer mat enger Duerchschnëttsvitesse vu 14 km/h. De Prototyp Lifesuit 1,6 konnt 92 km voll gelueden goen an huet erlaabt XNUMX kg ophiewen.

1990-present - Den éischte Prototyp vum HAL Exoskelett gouf vum Yoshiyuki Sankai proposéiert (5), Prof. Universitéit Tsukuba. Sankai huet dräi Joer verbruecht - vun 1990 bis 1993 - d'Neuronen z'identifizéieren déi d'Beenbewegung kontrolléieren. Et huet him a seng Equipe nach véier Joer gedauert fir d'Ausrüstung ze prototypéieren. Den drëtten HAL-Prototyp, deen am Ufank vum 22. Joerhonnert entwéckelt gouf, gouf mat engem Computer verbonnen. D'Batterie selwer huet bal 5 kg gewien, wat et ganz onpraktesch gemaach huet. Am Géigesaz, huet de spéider Modell HAL-10 nëmme 5 kg gewien an huet d'Batterie a Kontrollcomputer ëm d'Taille vum Benotzer gewéckelt. HAL-XNUMX ass de Moment e véier-Glidder medizinescht Exoskeleton (obwuel eng méi niddereg Gliedmaart Versioun och verfügbar ass) vun der japanescher Firma Cyberdyne Inc. an Zesummenaarbecht mat der Universitéit Tsukuba.

5. Professer Yoshiyuki Sankai presentéiert ee vun den Exoskeleton Modeller.

Schafft ongeféier 2 Stonnen 40 Minutten souwuel dobannen an dobaussen. Hëlleft schwéier Objeten opzehiewen. D'Plaz vun de Kontrollen a Fuert an de Container am Fall huet et méiglech gemaach, de "Rucksak" ze läschen, sou charakteristesch fir déi meescht Exoskeletone, heiansdo gläicht e groussen Insekt. Leit mat Hypertonie, Osteoporose, an all Häerzzoustand sollten en Dokter konsultéieren ier se HAL benotzen, a Kontraindikatiounen enthalen, awer sinn net limitéiert op, e Pacemaker a Schwangerschaft. Als Deel vum HAL FIT Programm bitt den Hiersteller d'Méiglechkeet fir Behandlungssessiounen mat engem Exoskeleton fir krank a gesond Leit ze benotzen. Den HAL Designer behaapt datt déi nächst Etappe vum Upgrade sech op d'Schafe vun engem dënnen Kostüm konzentréieren, deen de Benotzer erlaabt fräi ze beweegen a souguer ze lafen. 

2000 - Prof. Homayoun Kazeruni a säin Team bei Ekso Bionics entwéckelen en Universal Human Cargo Carrier, oder HULC (6) ass e drahtlose Exoskelett mat engem hydraulesche Fuert. Säin Zweck ass d'Krichszaldoten ze hëllefen Lasten vu bis zu 90 kg fir eng laang Zäit mat enger maximaler Geschwindegkeet vu 16 km / h ze droen. De System gouf dem Public um AUSA Winter Symposium de 26. Februar 2009 enthüllt, wéi e Lizenzvertrag mam Lockheed Martin erreecht gouf. D'dominant Material an dësem Design benotzt ass Titan, e liicht awer relativ deier Material mat héich mechanesch a Kraaft Eegeschaften.

Den Exoskeleton ass mat Saugbecher ausgestatt, déi Iech erlaben Objeten ze droen déi bis zu 68 kg weien (Liftapparat). D'Kraaft gëtt vu véier Lithium-Polymer-Batterien geliwwert, déi den normale Fonctionnement vum Apparat bei optimaler Belaaschtung bis zu 20 Stonnen garantéieren. Exoskeleton gouf a verschiddene kampfbedingungen a mat verschiddene lasten getest. No enger Serie vun erfollegräichen Experimenter am Hierscht 2012 gouf hien an Afghanistan geschéckt, wou hien während engem bewaffnete Konflikt getest gouf. Trotz ville positiven Kritiken, gouf de Projet ophalen. Wéi et sech erausstellt, huet den Design et schwéier gemaach fir verschidde Bewegungen auszeféieren an tatsächlech d'Belaaschtung op d'Muskelen erhéicht, wat d'allgemeng Iddi vu senger Schafung widdersprécht.

2001 - De Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) Projet, ursprénglech haaptsächlech fir d'Arméi geduecht, ass amgaang. A sengem Kader sinn villverspriechend Resultater a Form vun autonome Léisunge vu praktescher Wichtegkeet erreecht ginn. Als éischt gouf e Roboter-Apparat erstallt, deen um ënneschte Kierper befestegt ass fir d'Been extra Kraaft ze ginn. D'Ausrüstung gouf finanzéiert vun der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) an entwéckelt vum Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory, enger Divisioun vun der University of California, Berkeley Mechanical Engineering Department. D'Berkeley Exoskeleton System gëtt Zaldoten d'Fähegkeet grouss Notzlaascht mat minimalen Effort ze droen an iwwer all Zort Terrain, wéi Liewensmëttel, Rettungsplang Equipement, Éischt Hëllef Kits, Kommunikatiounen a Waffen. Zousätzlech zu militäreschen Uwendungen entwéckelt BLEEX de Moment zivil Projeten. De Robotics and Human Engineering Laboratory ënnersicht momentan déi folgend Léisungen: ExoHiker - en Exoskelett entworf haaptsächlech fir Expeditiounsmemberen wou et e Besoin ass fir schwéier Ausrüstung ze transportéieren, ExoClimber - Ausrüstung fir Leit déi héich Hiwwele klammen, Medical Exoskeleton - en Exoskelett fir Leit mat enger Behënnerung kierperlech Fäegkeeten. Stéierunge vun der Mobilitéit vun den ënneschten Gliedmaart.

8. Prototyp Sarcos XOS 2 an Aktioun

den Text

2010 - XOS 2 erschéngt (8) ass eng Fortsetzung vum XOS Exoskeleton vu Sarcos. Als éischt ass den neien Design méi hell a méi zouverlässeg ginn, wat Iech erlaabt Lasten opzehiewen bis zu 90 kg a statesch. Den Apparat gläicht engem Cyborg. D'Kontroll baséiert op drësseg Aktuatoren, déi wéi kënschtlech Gelenker handelen. Den Exoskeleton enthält verschidde Sensoren déi Signaler un d'Aktuatoren iwwer e Computer iwwerdroen. Op dës Manéier gëtt glat a kontinuéierlech Operatioun stattfonnt, an de Benotzer fillt kee groussen Effort. XOS Gewiicht ass 68 kg.

2011-present - D'US Food and Drug Administration (FDA) stëmmt de ReWalk medizinesche Exoskelett (9). Et ass e System dee Kraaftelementer benotzt fir d'Been ze stäerken an et erlaabt Leit mat Lähmung riicht opzestoen, ze goen an d'Trap ze klammen. Energie gëtt vun enger Rucksak Batterie geliwwert. D'Kontroll gëtt mat enger einfacher handhelder Fernsteierung duerchgefouert, déi d'Bewegungen vum Benotzer erkennt a korrigéiert. Dat Ganzt gouf vum Amit Goffer vun Israel entworf a gëtt vun ReWalk Robotics Ltd (ursprénglech Argo Medical Technologies) fir ongeféier PLN 85 verkaaft. Dollar.

9 Leit Walk In ReWalk Exoskeletons

Zu der Zäit vun der Verëffentlechung war d'Ausrüstung an zwou Versiounen verfügbar - ReWalk I an ReWalk P. Déi éischt gëtt vu medizinesche Institutiounen fir Fuerschung oder therapeutesch Zwecker ënner der Opsiicht vun engem medizinesche Fachmann benotzt. ReWalk P ass geduecht fir perséinlech Notzung vu Patienten doheem oder an ëffentleche Beräicher. Am Januar 2013 gouf eng aktualiséiert Versioun vu ReWalk Rehabilitation 2.0 verëffentlecht. Dëst huet d'Fitness fir méi grouss Leit verbessert an d'Kontrollsoftware verbessert. ReWalk erfuerdert de Benotzer fir Krutzen ze benotzen. Kardiovaskulär Krankheeten a Knochenfragilitéit ginn als Kontraindikatiounen ernimmt. D'Limitatioun ass och Wuesstum, bannent 1,6-1,9 m, a Kierpergewiicht bis zu 100 kg. Dëst ass deen eenzegen Exoskelett an deem Dir en Auto fuere kënnt.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Ekso Bionics, fréier als Berkeley Bionics bekannt, enthüllt säi medizinesche Exoskeleton. De Projet huet zwee Joer virdrun ënner dem Numm eLEGS (10), a war fir d'Rehabilitatioun vu Leit mat ënnerschiddleche Grad vu Lähmung geduecht. Wéi ReWalk, erfuerdert d'Konstruktioun d'Benotzung vu Krutzen. D'Batterie liwwert Energie fir op d'mannst sechs Stonne Gebrauch. Exo Set kascht ongeféier 100 dausend. Dollar. A Polen ass de Projet vum Exoskeleton Ekso GT, e medizinescht Apparat entwéckelt fir mat neurologesche Patienten ze schaffen, bekannt. Säin Design erlaabt Spazéieren, och Leit no Schlaganfall, Spinalkordverletzungen, Patienten mat Multiple Sklerose oder mam Guillain-Barré Syndrom. D'Ausrüstung kann a verschiddene Modi funktionnéieren, ofhängeg vum Grad vun der Dysfunktion vum Patient.

2013 - Mindwalker, e mind-kontrolléierten Exoskelettprojet, kritt Finanzéierung vun der Europäescher Unioun. Den Design ass d'Resultat vun enger Zesummenaarbecht tëscht Wëssenschaftler vun der Fräi Universitéit vu Bréissel an der Santa Lucia Foundation an Italien. D'Fuerscher hunn verschidde Weeër getest fir den Apparat ze kontrolléieren - si gleewen datt d'Gehir-Neuro-Computer-Interface (BNCI) am Beschten funktionnéiert, wat Iech erlaabt et mat Gedanken ze kontrolléieren. Signaler passéieren tëscht dem Gehir an dem Computer, ëmgoen d'Spinalkord. Mindwalker konvertéiert EMG Signaler, dat heescht kleng Potenzialer (genannt Myopotentialer), déi op der Uewerfläch vun der Haut vun enger Persoun erschéngen wann d'Muskele schaffen, an elektronesch Bewegungsbefehle. Den Exoskeleton ass zimlech liicht, waacht nëmmen 30 kg ouni Batterien. Et wäert en Erwuessene bis zu 100 kg ënnerstëtzen.

2016 - D'ETH Technesch Universitéit zu Zürich, Schwäiz, organiséiert den éischte Cybathlon Sportwettbewerb fir Leit mat enger Behënnerung mat Hëllefsroboter. Eng vun den Disziplinnen war d'Exoskeleton Course op engem Hindernisscourse fir Leit mat Lähmung vun den ënneschten Extremitéiten. An dëser Demonstratioun vu Fäegkeeten an Technologie, Exoskeleton Benotzer hu missen Aufgaben ausféieren wéi op enger Canapé sëtzen an opstoen, op Steigungen trëppelen, op Fielsen trëppelen (wéi wann Dir e flaache Biergfluss iwwerschreift), an Trapen klammen. Et huet sech erausgestallt, datt keen all d'Übunge konnt beherrschen, an et huet déi schnellsten Equippen méi wéi 50 Minutten gedauert, fir den 8 Meter Hindernisscours ofzeschléissen. Déi nächst Manifestatioun wäert am Joer 2020 stattfannen als Indikator fir d'Entwécklung vun der Exoskeletontechnologie.

2019 - Wärend Summerdemonstratiounen am Commando Training Center zu Lympston, UK, huet de Richard Browning, Erfinder a CEO vun Gravity Industries, säin Daedalus Mark 1 Exoskeleton Jet Kostüm gewisen, deen e groussen Androck op d'Militär gemaach huet, an net nëmmen d'Briten. Sechs kleng Jetmotoren - zwee vun hinnen sinn hannendrun installéiert an zwee a Form vun zousätzleche Pairen op all Aarm - erlaben Iech op eng Héicht vu bis zu 600 m. Bis elo gëtt et just genuch Brennstoff fir 10 Minutten. Fluch ...