Экзоскелеты больше не являются штучными изделиями – освоен их выпуск, уже сейчас разнообразные модели полутора десятков раскрутившихся производителей решают реальные задачи на рабочих местах.
Обычно модели экзоскелетов делятся на две категории:
- пассивные экзоскелеты: они основаны на механических компонентах, таких как компактные подпружиненные рычажные системы, которые хитроумно перераспределяют вес и снижают нагрузку без использования приводов и источников энергии. Такой экзоскелет представляет собой внешний каркас в виде многозвенного исполнительного механизма, образующего параллельные взаимосвязи с оператором;
- экзоскелеты с приводом (активные): они весят тяжелее, имеют источник энергии, моторизованы и оснащены датчиками, которые активно поддерживают движения пользователя и увеличивают его силу. Восприятие внешних нагрузок обеспечивается за счёт использования силовых приводов различного вида в исполнительном механизме экзоскелета. Силовые приводы управляются сигналами с системы датчиков, получающих информацию от оператора и исполнительного механизма. Для обеспечения выполнения различных движений оператора экзоскелет должен повторять биомеханику человека.
Современные материалы и 3D-печать позволяют создавать всё более лёгкие и прочные конструкции, а улучшение источников питания год от года увеличивает время автономной работы устройств.
Десятки стартапов и исследовательских институтов по всему миру работают над созданием более лёгких, умных и доступных моделей, что говорит об огромном потенциале этого рынка (об этом мы писали ранее: Экзоскелеты продолжают эволюционировать).
Этот дайджест посвящён быстроразвивающемуся сегменту рынка экзоскелетов, дающих выигрыш в силе, повышающих безопасность работника, обеспечивающих профилактику профессиональных заболеваний и реально меняющих привычную картину мира во многих отраслях.
Скелеты в каждый рабочий шкафчик!
Развитие и массовое использование экзоскелетов в России на ближайшие шесть лет станут основополагающими драйверами экономики в том, что касается кадров для любого производства, использующего ручной труд. Этому содействует и государство, что отражается в указах Президента, где чётко прописано требование к увеличению производительности труда, к охране труда и роботизации тяжёлого производства.
Промышленные экзоскелеты уже входят в нормы выдачи СИЗ (см. подпункты 9.1–9.3 пункта 9 «Опасность физических перегрузок» приложения № 2 к приказу Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 29 октября 2021 года № 767н «Об утверждении Единых типовых норм выдачи средств индивидуальной защиты и смывающих средств»).
Исследования Агентства инноваций г. Москвы и Всемирной организации здравоохранения по перспективам развития ассистивных технологий показывают, что рынок экзоскелетов в РФ растёт минимум на 3 процента в год, что к 2030 году может дать суммарный прирост минимум 20 процентов.
Аналитическое агентство Grand View Research (США, https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/exoskeleton-market) приводит следующие данные: объём мирового рынка экзоскелетов в 2024 году оценивался в 498,33 млн долларов США, а к 2030 году, по прогнозам, достигнет 1,25 млрд долларов США, увеличившись в среднем на 16,27 процента в период с 2025 по 2030 год.
Быстро растущее число пожилых людей во всём мире, увеличивающийся уровень внедрения медицинских устройств в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, военное дело, оборона и строительство, и рост числа инсультов являются одними из ключевых факторов, ответственных за рост рынка экзоскелетов.
Помощники для коленей
Основанная в 2021 году экспертами по робототехнике из таких гигантов индустрии, как DJI, Segway и Xiaomi, компания Dnsys из Гонконга быстро зарекомендовала себя как пионер в области технологий создания экзоскелетов потребительского класса, а их успешный тазобедренный экзоскелет X1 сейчас активно продаётся и позитивно влияет на жизнь многих людей.
Недавно компания сообщила о выпуске новинки – Z1.
Если X1 позволяет при физической активности помогать движениям бёдер, то модель Z1 надевается на колени и способна увеличить силу мышц икр и бёдер на 50 процентов, одновременно снижая нагрузку на коленный сустав до 200 процентов.
Z1 состоит из двух лёгких шарнирных модулей каждый весом по 680 г. В каждом модуле установлен электродвигатель мощностью 450 Вт, который передаёт усилие на заднюю часть голени и бедра. За счёт этого бедро поднимается вперёд и вверх, а икра отталкивает ногу назад, что облегчает ходьбу, бег, прыжки и другие активности. Ключевая особенность проекта – встроенные датчики крутящего момента, положения и силы, которые срабатывают за 0,01 секунды от начала движения. На базе этих данных работает интегрированный в устройство искусственный интеллект (ИИ), который со временем изучает индивидуальные двигательные особенности пользователя и адаптирует компенсирующую поддержку. ИИ также может автоматически переключать режимы работы в зависимости от вида активности: ходьба, бег, велосипед, прыжки, приседания и подъём из сидячего положения.
По заявлению разработчиков, Z1 способен увеличить запас хода при долгих походах в среднем на 25 км. Отдельное преимущество – встроенная система рекуперации кинетической энергии, которая частично заряжает аккумуляторы во время движения, особенно при спуске с гор. Ёмкости литий-ионного аккумулятора хватает примерно на пять часов интенсивной работы, хотя время может варьироваться в зависимости от нагрузки. Система поддерживает универсальную быструю зарядку USB-C PD, что позволяет увеличить заряд аккумулятора примерно на 20 процентов всего за 8 минут при использовании стандартного зарядного устройства для мобильного телефона – идеальное решение для быстрой подзарядки во время обеденных перерывов на маршруте.
Dnsys предлагает три версии Z1:
- базовая версия Single Joint с одним шарниром и двигателем 225 Вт доступна на Kickstarter по цене $699 (розничная цена – $1 099);
- средняя модель Dual Joint с двумя шарнирами и алюминиево-углеродным корпусом стоит $899 (розничная цена – $1 499);
- премиальная версия Dual Joint Pro Titanium с титановым корпусом продаётся за $1 398 (розничная цена – $2 298).
Космический скафандр изменится
Работа в открытом космосе требует не только выносливости, но и инновационных решений. Российские специалисты из научно-производственного предприятия «Звезда» работают над созданием скафандра с экзоскелетом, который повысит подвижность космонавтов, позволит точно фиксировать положение конечностей и сделает работу в космосе проще и эффективнее.
По задумке новый механизм будет подхватывать движения космонавта и помогать ему сгибать конечности. При этом экзоскелет должен быть встроен в оболочку скафандра, находящегося под давлением, что представляет собой непростую инженерную задачу.
Конструкция успешно прошла первые испытания, но её ещё предстоит усовершенствовать. В работе на космических станциях, включая МКС, в основном задействованы человеческие руки – для перемещения по поручням и для выполнения различных задач. В будущем наработки позволят рассматривать создание экзоскелета и для ног, например, для работы на Луне.
Одновременно с этим специалисты обновляют скафандры «Орлан» для МКС, создают спецкостюмы для Российской орбитальной станции (РОС) и нового пилотируемого корабля «Орёл», а также разрабатывают другие технологии.
Железная рука
Компания из Нидерландов Skelex предложила экзоскелет Ironhand®, усиливающий действие кисти руки. Форм-фактор – привычная перчатка.
Ironhand® повышает усилие захвата на дополнительные 80 Ньютонов, снижая мышечные усилия, необходимые для кисти и предплечья пользователя, и имеет интеллектуальную систему управления Smart grip для сложной и точной ручной работы.
Поддерживая руку во время интенсивных, повторяющихся или статичных работ, он уменьшает мышечное напряжение и позволяет работникам дольше действовать без усталости.
Также эта модель помогает снизить риск связанных с работой заболеваний опорно-двигательного аппарата, таких как кистевой туннельный синдром, тендинит и синдром вибрации кисти.
Большой плюс – возможность тонкой настройки (дозирования усилия для каждого пальца!) с помощью приложения Bioservo.
Выносной пульт интерфейса позволяет быстро включать-выключать устройство, а также корректировать основные регулировки.
Перчатка Ironhand® адаптируется к индивидуальным потребностям и задачам пользователей благодаря настраиваемым параметрам силы, чувствительности, фиксации и сцепления пальцев, что обеспечивает оптимальную производительность.
Разработанная для ношения в течение всего дня, она имеет адаптируемую систему переноски блока питания (на бедре или в рюкзаке, в котором также находится система привода) и быструю настройку с помощью приложения Bioservo.
Подобный экзоскелет может быть полезен для повторяющихся операций, например при монтаже деталей, уплотнителей, укладке жгутов проводов, кабелей в слоты и т. п.
Фруктовая логистика
На международной выставке Fruit Logistica 2025 технологий обработки, хранения и транспортировки овощей и фруктов немецкая компания Bionic (г. Берлин) представила самый мощный в мире, выпускаемый серийно экзоскелет Apogee ULTRA. Компания видит новые возможности для проникновения в сегмент оборудования и приспособлений сельскохозяйственных предприятий.
Варианты использования – перемещение с поддонов ящиков с фруктами и овощами, мешков с картофелем и других грузов от поля до потребителя, склад, переборка, переработка.
Существует множество вариантов использования роботизированного электронного экзоскелета в плодоовощном бизнесе. Перемещение тяжёлых ящиков с фруктами и овощами, мешков с картофелем или других грузов обычно требует от упаковщиков больших физических усилий. Каждый день тысячи предметов весом по 20 кг, а часто и больше приходится собирать, поднимать, переносить и перемещать с одного поддона на другой.
После успешного дебюта на ведущей технологической выставке США CES модель Apogee ULTRA теперь впервые можно увидеть в Европе. Роботизированный электронный экзоскелет с возможностью подъёма сверх привычных возможностей человека веса до 36 кг устанавливает новый стандарт безопасного и поддерживаемого подъёма и перемещения таких тяжёлых предметов, как ящики для фруктов и овощей.
Apogee ULTRA обеспечивает динамическую поддержку при подъёме, а также облегчает ходьбу и переноску. Это дополнительно разгружает нижнюю часть спины при выполнении действий в согнутом положении, что делает экзоскелет пригодным для выполнения максимального спектра задач и условий работы.
Новый режим UItra обеспечивает пользователям дополнительный прирост мощности, когда они больше всего нуждаются в этом в повседневной работе при выполнении сложных задач. Кроме того, последние усовершенствования обеспечивают более плавный переход между режимами поддержки и повышенную чувствительность, что позволяет модели реагировать на малейшие движения (остановку, смещение, ускорение).
Но Apogee ULTRA – это нечто большее, чем просто высокопроизводительный роботизированный экзоскелет: он уже сегодня использует технологию ИИ и предлагает компаниям анализ на основе реальных данных. Это позволяет определять, внедрять и поддерживать соответствующие меры безопасности на производстве в долгосрочной перспективе, учитывая и максимальные, и повторяющиеся нагрузки. Тем самым создаётся продвинутая высокоадаптивная система поддержки, которая использует технологию машинного обучения для адаптации к индивидуальным потребностям пользователя.
Одежда героя
Американская компания HeroWear, LLC предлагает пассивные экзоскелеты, недорогие, простые, доступные, но предоставляющие набор возможностей для безопасного труда.
Улучшенная и новая доработанная модель Apex 2 функционирует как «дополнительный набор мышц спины».
Эластичные ленты, объединённые в единую систему, растягиваются во время движений, как и ваши мышцы, и сжимаются, когда мышцы сокращаются, возвращая энергию и помогая выполнять каждое сгибательное движение. Ленты удобно двигаются в бандажах, контактирующих с телом пользователя, и уменьшают нагрузку на мышцы позвоночника и межпозвоночные диски каждый раз, когда пользователь наклоняется вперёд или садится на корточки, – и всё это без каких-либо приводов или батарей.
Доказано, что Apex 2 снижает мышечную усталость и напряжение на 40 процентов и снимает нагрузку на спину на 20–40 процентов при каждом подъёме. Экзоскелет изготовлен из износостойких тканей, инженерных полимеров и авиационного алюминия, поэтому он выдержит самые суровые условия эксплуатации.
Новый Apex 2 получил лучшую на сегодня в своём классе модульную конструкцию, поскольку позволяет с комфортом подгонять устройство ещё более широкому кругу людей и лучше естественным образом приспосабливается к телу пользователя. Кроме того, применение новой конструкции и материалов улучшает отвод испарины.
И ещё – мелочь? – на новой модели пассивного экзоскелета появился навесной карман – по многочисленным просьбам пользователей. Одежда и рабочий костюм находят новую форму симбиоза…
Команда компании HeroWear при внедрении сосредоточена на проведении обучения для коллективов компаний-клиентов с целью усвоения навыков подгонки, применения, исключения ошибок и недопустимых перегрузок. Супервайзеры и руководители смен, прошедшие надлежащую подготовку по подгонке и регулировке экзоскелета, могут помочь добиться наилучших результатов и способны дальше обучать новичков.
Подобная тактика продвижения находит отклик, и продажи экзоскелетов растут.
Полиция
Экзоскелетами интересуются и полицейские формирования. Рядовым и офицерам тактических подразделений полиции часто приходится носить с собой много тяжёлого снаряжения, включая бронежилеты.
Для потребностей сотрудников полиции немецкой компанией Mehler Protection разработан экзоскелет ExoM.
Он изготовлен в сотрудничестве с канадской компанией Mawashi Science & Technology, специализирующейся в области биомеханики, и с техническими специалистами французской тактической полиции GIGN (группа национальной жандармерии).
Сообщается, что бронированный экзоскелет ExoM перераспределяет до 70 процентов общей нагрузки с плеч пользователя на землю, а также имеет развитую интегральную систему защитных панелей с площадью большей, чем у типового бронежилета.
Бронирование по всей площади экзоскелета обеспечивает баллистическую защиту в соответствии с европейским стандартом VPAM 8. Это означает, что они могут выдержать попадание трёх пуль калибра 7,62 × 39 мм (которые используются в винтовках АК-47), выпущенных с расстояния приблизительно 10 м (33 фута).
Экзоскелет ExoM, оснащённый гибким «позвоночником», скользящим поясным ремнём и шарнирными тазобедренными, коленными и голеностопными «суставами», обеспечивает операторам до 99 процентов лёгкости движений. Такая гибкость оказывается жизненно важной для передвижения по сложной местности и в ограниченных пространствах.
Поскольку ExoM является пассивным экзоскелетом (то есть в нём не используются какие-либо моторизованные приводы), у него нет аккумуляторов, которые увеличивают вес или требуют подзарядки – последнее, безусловно, может оказаться сложной задачей в отдалённых местах или при выполнении длительных миссий.
На видео ниже вы можете увидеть экзоскелет ExoM Up-Armoured в действии.
В условиях радиации
Интервенционная радиология (ИР) – это отрасль в медицине, которая выполняет различные минимально инвазивные процедуры с использованием методов медицинской визуализации, таких как рентгеновская флюороскопия, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография или ультразвук.
Врачи ИР, защищаясь от проникающего воздействия вредной радиации, вынуждены носить тяжёлые фартуки с защитными свинцовыми пластинами. Вес утомляет, приводит к профессиональным заболеваниям опорно-двигательного аппарата…
Сингапурская компания Weston Robot предложила использовать радиологам специализированный пассивный экзоскелет, воспринимающий вес свинца (аналогично бронированию у полицейских!).
Сбор статистических данных показал, что до применения экзоскелетов боли в опорно-двигательном аппарате значительно варьировались у работников в зависимости от их должностных обязанностей, и при этом чаще всего о болях сообщали техники (62 процента) и медсёстры (60 процентов), за ними следовали лечащие врачи (44 процента) и стажёры (19 процентов). Экзоскелеты можно внедрять с учётом этих данных.
Низкопрофильный дизайн экзоскелета позволяет носить его под фартуками большинства специализированных производителей в течение всего дня, при этом плечи, шея и спина пользователя не будут чувствовать усталости.
Запатентованная конструкция рамы адаптирована с учётом здоровой работы в позе стоя. Авиационный алюминий и прочный поликарбонат распределяют нагрузку на позвоночник, а дышащий сетчатый гамак и мягкая поясная подушка надёжно фиксируют каркас на бёдрах.
Практика применения экзоскелетов в авиапроме
Производство самолётов по своей сути требует от тех, кто работает на линиях окончательной сборки, напряжённой физической работы.
Многие операции связаны с поднятыми руками, наклонами, неудобными позами и длительной статической нагрузкой. В результате сотрудники сталкиваются с усталостью, болью и риском получения травм.
Поскольку безопасность всегда является высшим приоритетом, Airbus стремится постоянно изыскивать способы снижения утомляемости оператора и риска получения травм, а также повышения комфорта.
Именно по этой причине компания Airbus начала внедрять экзоскелеты HAPO (французский разработчик и производитель) на своих заводах – сначала в тестовом режиме, а затем на постоянной основе.
Как экзоскелет помогает в производстве? Прежде всего, экзоскелет снижает нагрузку на плечи, шею и поясницу. Например, если оператор работает при монтаже над головой, устройство частично принимает на себя вес его рук. Благодаря этому мышцы меньше устают, человек дольше остаётся сосредоточенным и совершает меньше ошибок. В результате улучшается не только производительность, но и общее качество сборки.
Важно отметить, что Airbus не ограничился закупкой оборудования. Напротив, компания выстроила целую систему.
Сотрудники проходят обучение, тестируют различные модели и оставляют отзывы. На основе этих данных формируются рекомендации о том, где и как лучше всего использовать экзоскелеты. Такой подход позволяет избежать ошибок и
повысить эффективность использования новых технологий.
Сегодня экзоскелеты уже используются на заводах Airbus в Германии, Франции и Испании. Особенно активно они применяются в цехах, где сборка осуществляется вручную.
В мае 2025 года пилотное тестирование показало, что у двух операторов малярного цеха мышечная нагрузка на плечи и верхнюю часть спины снизилась на 10–40 процентов при шлифовании при работе в экзоскелетах. Шлифовальные машины весят от 2 до 3 кг, и их можно подолгу держать над головой.
Важно! Несмотря на эти положительные результаты, в Airbus никого не заставляют использовать экзоскелет, если работник того не хочет. Компания рассматривает эти устройства как крайнюю меру, используемую в тех случаях, когда другие эргономические решения – снижение нагрузки, ротация задач, вспомогательные устройства и многое другое – невозможны или недостаточны. Таким образом, текущая пилотная программа реализуется на добровольной основе, при этом выбор использования экзоскелета остаётся за оператором.
Уже в ноябре 2025-го!
На предстоящей 4–7 ноября международной выставке А+А в Дюссельдорфе (ведущем мировом событии в области охраны труда) на экспозиции EXO Park будут представлены современные экзоскелеты для индустриальных задач.
Запланировано проведение Exoworkathlon – это соревнование экзоскелетов разных систем для демонстрации возможностей и наглядного сравнения преимуществ. Цель – познакомить посетителей выставки со всем спектром решений, продемонстрировать и обсудить их лучшие стороны, набор функций, познакомить с отзывами реальных пользователей, возможностями в области эргономики труда с применением экзоскелетов.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
Загрузка ...
