Экзоскеле́т (от греч. έξω – внешний и σκελετος – скелет) – устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей.
Индустриальный экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях, принимает на себя тяжелый вес, облегчая нагрузку на человеческое тело.
Идея внешнего каркаса появилась не вчера.
Экзоскелеты или близкие к ним конструкции («прыгающие скелеты» – стальные, обшитые кожей каркасы с электродвигателем, пружинами и амортизаторами для индивидуального передвижения) фигурируют в романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» (1957), романе Станислава Лема «Фиаско» (1987), книгах серии «Гиперион» Дэна Симмонса, «Сага о Форкосиганах» Лоис Буджолд, «Древний» Сергея Тармашева, рассказе Сергея Житомирского «Ошибка» (под названием «электропневмомультипликатор»).
Развитие в моменте
Тема новая, но бурно развивающаяся, и все большее количество высокотехнологичных компаний включается в конкурентную гонку. Все большее количество всемирно известных брендов готовы тестировать и внедрять подобные гаджеты. И если три года назад пионеров было около десятка, то сегодня счет пошел на сотни: глобальные бренды машиностроения, строительства, большие складские комплексы, компании, связанные с логистикой и многократным перемещением грузов. Все они видят интерес в новых носимых/надеваемых устройствах, усиливающих физическую мощь человека и позволяющих избежать опасных перегрузок для мышц, связок и костей, которые решают ранее невозможные задачи, повышают эффективность труда.
Американская компания SuitX, торговая марка US Bionics Incorporated, предлагает рынку специализированные экзоскелеты. Существует два больших направления:
- медицинское, в котором создаются модели для лечения и реабилитации последствий различных заболеваний;
- индустриальное, о котором мы расскажем подробно.
Основные принципы построения линейки продуктов
Зарубежная пресса говорит о том, что эти экзоскелеты – будущее индустрии охраны труда.
SuitX сформулировала основные принципы своей концепции.
- Доступность. Современный встроенный интеллект позволяет сделать продукты доступными и практичными.
- Модульность. У пользователей есть свобода выбора модуля, адаптированного для их предполагаемой деятельности, и возможность сочетать его с другими модулями, увеличивая функционал и защиту.
- Качество жизни. Экзоскелеты были разработаны для решения общих индустриальных задач, позволяют сохранить здоровье рабочим во многих сферах, где применяется ручной труд.
- Непрерывные НИОКР. Научные исследования и разработки – краеугольные камни компании SuitX, позволяющие создавать передовые и качественные продукты.
Разработано четыре основных вида экзоскелетов.
BackX для защиты и усиления спины
BackX – эффективный и доступный экзоскелет, который снижает риск травм спины.
Он существенно увеличивает возможности пользователя и уменьшает силы и крутящие моменты на нижней части позвоночника (в среднем на 60%), когда пользователь наклоняется, поднимает предметы, сгибается или разгибается. BackX защищает еще и от ушибов.
Результаты электромиографии, показывающие эффективность применения BackX: красным показаны нагрузки без устройства, желтым – с экзоскелетом.
TSE – Trunk Support Exoskeleton, оригинальное техническое название BackX.
Разработанный для ношения в течение всего дня, BackX не препятствует естественным движениям. Владелец может ходить, подниматься и спускаться по лестницам, управлять автомобилем, ездить на велосипеде, бегать и выполнять любые маневры без каких-либо ограничений.
Технические особенности: пылезащищенный, влагоустойчивый. Не имеет батарей и моторов, все связи на рычагах и пружинах. Имеет небольшой объем и позволяет достаточно свободно двигаться в стесненных пространствах.
Можно быстро надеть и снять – на это требуется не более 30 секунд.
Позволяет надевать сверху одежду, использовать подсумки и пояса для инструмента. Имеет широкий диапазон регулировок для подгонки.
Поражают возможности применения BackX. Вот лишь несколько примеров.
Разгрузка багажа из тесного транспортного отсека самолета, перегрузка на конвейер выдачи.
Разгрузка строительных материалов, перемещение тяжелых кабелей при проведении работ.
Физическое перемещение тяжестей, работа корпусом.
Сварка и работа с металлом.
LegX: защита коленных суставов, которая движется вместе с вами
LegX – это революционный коленный экзоскелет, который позволяет владельцу многократно приседать и работать в приседе в течение длительных периодов времени, уменьшая воздействие на коленные суставы и четырехглавые мышцы ног.
Степень поддержки можно отрегулировать с учетом веса потребителя. В комплекте с LegX предлагаются специальные ботинки для максимального комфорта пользователя.
Эта интеллектуальная система может различать ходьбу, подъем и спуск по лестнице и приседание, чтобы обеспечить беспрепятственное передвижение, и обеспечивает поддержку только тогда, когда требуется поддержка.
LegX также имеет режим блокировки, в котором экзоскелет может использоваться как стул.
Антропоморфный профиль и регулируемая калибровка обеспечивают естественное движение и интуитивное осознание своего положения в ограниченном пространстве. LegX свободно перемещается с работником, не препятствуя владельцу, обеспечивая поддержку во время выполнения задач на согнутых ногах.
Возможно сочетание с поддержкой спины BackX.
Несколько примеров применения LegX.
ShoulderX: динамическая плечевая опора
ShoulderX V3 (третье поколение) – это самый современный в мире экзоскелет, поддерживающий плечи для использования автомобильными, строительными и судостроительными рабочими.
ShoulderX увеличивает возможности пользователя и производительность путем уменьшения усилий на плечевые суставы, существенно уменьшая риск ушибов плеча.
Особенно удобно применение ShoulderX на потолочных работах, противоестественных человеческой анатомии и физиологии. Работать, задрав голову и подняв руки с тяжелым инструментом, особенно трудно.
Это устройство востребовано и постоянно совершенствуется. Как и его предшественник, новый дизайн не использует электроэнергию, не нуждается в батареях, доступен в нескольких специальных исполнениях (огнезащитных, пылезащитных и водостойких). Он специально разработан, чтобы выдерживать чрезвычайно суровые условия, такие как строительные площадки и судостроительные объекты.
Вес устройства чуть более 3 кг, надеть и снять его можно за одну минуту.
В отличие от других устройств на рынке, ShoulderX не требует дополнительного оборудования для регулирования силы поддержки. Это исключает риск потери компонентов. Также нет потребности координировать доставку дополнительных деталей для переналадки.
В отличие от других устройств, которые значительно увеличивают габариты пользователя, ShoulderX имеет тонкий профиль, который позволяет использовать его в ограниченном пространстве и снизить риск столкновения с окружающими объектами или персоналом. Это просчитанная необходимость, тренд – сделать экзоскелет максимально компактным.
Проведение потолочных работ под нагрузкой.
Строительство, отделка, резка, сварка, монтаж и разборка.
ShoulderX прекрасно сочетается с модулями, о которых было рассказано выше.
MAX: полный экзоскелет
Логическое завершение модельного ряда – полный экзоскелет для уменьшения усилий на спине, плече и колене (собранный из отдельных модулей в единое целое).
Система MAX может быть адаптирована для различных рабочих задач.
Результат – универсальная система, которая позволяет выполнять интенсивные задачи с нагрузкой плечевого пояса, нижней части спины и ног со снижением нагрузок (не допуская перегрузок), уменьшенным риском травм, оставаясь достаточно комфортной для ношения в течение всего дня.
MAX состоит из трех модулей экзоскелета: BackX, ShoulderX и LegX.
Конструкция сделана из стали, пластмассы и алюминия.
Каждый модуль можно носить отдельно и в любой комбинации в зависимости от потребности. Все модули разумно задействуются, когда они вам нужны, и не мешают вам в ненагруженном состоянии. Яркий показатель – подъем и спуск по лестницам, вождение автомобиля и езда на велосипеде.
Обширные лабораторные оценки MAX в Калифорнийском университете показывают, что система MAX уменьшает мышечную силу, необходимую для выполнения задач, на целых 60%. Макс выиграл две награды Saint Gobain Nova Innovation Awards (престижная премия в области индустриального дизайна) за интеллектуальный современный облик, эффективность, доступность, выдающиеся эргономические характеристики и простоту использования.
Полевые оценки, проведенные на строительных, погрузочно-разгрузочных, судостроительных, металлургических и аэропортовых объектах обработки багажа в США и Японии, привели к разработке усовершенствованных модулей MAX.
В 2015 году US Bionics получила первоначальный заказ на производство 100 полных экзоскелетов MAX для североамериканского рынка. И первые гаджеты имели розничную цену около 10 000 долларов США.
Сегодня компания изготавливает крупные партии и оптимистично оценивает возможность снижения розничной цены за одно устройство ниже 5 000 долларов США.
Один из важных потребителей и заказчиков – автомобилестроение. Экзоскелеты интересуют производителей не только в США, но и в других странах, например, в Бразилии. Завод концерна Fiat Chrysler Automobiles спроектирован с применением в некоторых конвейерных операциях экзоскелетов MAX с учетом мнения и рекомендаций менеджеров по окружающей среде, охране здоровья и безопасности труда.
В чем особенность этого бизнеса?
Уже сегодня ощущаются затруднения на рынке труда: все сложнее найти желающих заниматься тяжелым ручным трудом, особенно среди молодежи. Люди хотят развивать свой потенциал, а не быстро состариться, не хотят получать травмы опорно-двигательного аппарата. Нехватка рабочих рук сдерживает рост в некоторых отраслях.
Это предпосылки, рыночные сигналы, диспозиция труда и капитала.
SuitX – стартап, финансируемый венчурным капиталом, промышленностью и поддерживаемый государством, предлагающий передовые доступные экзоскелеты на промышленные и медицинские рынки.
Компания ищет страстных профессионалов в области инженерии, информатики, медицинских наук, реабилитации, продаж и маркетинга и делает поистине то, чего не было ранее, на пользу людям.
Экзоскелеты доказывают свою ценность на новых рабочих местах, позволяя выполнять непосильную работу. Экзоскелеты интересны и привлекательны молодым работникам, чей внутренний мир пронизан культурным кодом из вселенных «людей-Х».
Будущее наступает.
Применение специализированных экзоскелетов на заводах Fiat Chrysler Automobiles:
(9 оценок, среднее: 4,89 из 5)
Загрузка...
