Pola stoljeća nakon početka rada na području egzoskeleta, prvi uzorci ove opreme spremni su za rad. Lockheed Martin se nedavno pohvalio da njegov projekat HULC (Human Universal Load Carrier Carrier) nije samo testiran na terenu sa Pentagonom, već je spreman za serijsku proizvodnju. Egzoskelet HULC sada "diše u leđa" s nekoliko sličnih projekata drugih kompanija. Ali takvo obilje dizajna nije uvijek bilo.
Zapravo, ideja o stvaranju bilo kojeg uređaja koji bi osoba mogla nositi i značajno poboljšati njegove fizičke kvalitete pojavila se u prvoj polovici prošlog stoljeća. Međutim, do određenog vremena to je bio samo još jedan pojam pisaca naučne fantastike. Razvoj praktično primjenjivog sistema započeo je tek krajem pedesetih godina. General Electric, pod pokroviteljstvom američke vojske, pokrenuo je projekt pod nazivom Hardiman. Tehnički zadatak bio je podebljan: egzoskelet iz GE -a trebao je omogućiti osobi da operira s teretom teškim do jedne i pol tisuće funti (oko 680 kilograma). Da je projekt uspješno završen, Hardiman egzoskelet imao bi velike izglede. Dakle, vojska je namjeravala upotrijebiti novu tehnologiju kako bi olakšala rad oružara u zračnim snagama. Osim toga, nuklearni naučnici, graditelji i predstavnici mnogih drugih industrija bili su "u redu". No, ni deset godina nakon početka programa, inženjeri General Electric -a nisu uspjeli prevesti sve što je zamišljeno u metal. Izgrađeno je nekoliko prototipova, uključujući radnu mehaničku ruku. Ogromna kandža Hardymena imala je hidraulički pogon i mogla je podići 750 kilograma tereta (približno 340 kg). Na osnovu jedne upotrebljive "rukavice" bilo je moguće stvoriti drugu. No dizajneri su se suočili s drugim problemom. Mehaničke "noge" egzoskeleta nisu htjele raditi ispravno. Hardiman prototip s jednom rukom i dvije potporne noge težio je ispod 750 kilograma, dok je najveći projektni kapacitet bio manji od vlastite težine. Zbog te težine i osobitosti centriranja egzoskeleta, pri podizanju tereta cijela je konstrukcija često počela vibrirati, što je dovelo do prevrtanja nekoliko puta. S gorkom ironijom, autori projekta nazvali su ovaj fenomen „mehaničkim plesom Svetog Vida“. Koliko god se dizajneri General Electric -a borili, nisu se uspjeli nositi s poravnanjem i vibracijama. Na samom početku 70 -ih, projekat Hardiman je zatvoren.
Narednih godina rad u smjeru egzoskeleta postao je neaktivan. S vremena na vrijeme različite su se organizacije počele baviti njima, ali gotovo uvijek željeni rezultat nije uslijedio. U isto vrijeme, svrha stvaranja egzoskeleta nije uvijek bila njegova vojna upotreba. Sedamdesetih godina zaposlenici Tehnološkog instituta u Massachusettsu, bez velikog uspjeha, razvili su opremu ove klase, namijenjenu rehabilitaciji osoba s invaliditetom s ozljedama mišićno -koštanog sustava. Nažalost, u to vrijeme, inženjeri su također stali na put usklađivanju različitih dijelova odijela. Valja napomenuti da egzoskeleti imaju brojne karakteristične značajke koje im nimalo ne olakšavaju stvaranje. Dakle, za značajno poboljšanje fizičkih sposobnosti ljudskog operatera potreban je odgovarajući izvor energije. Ovo posljednje povećava dimenzije i nosivost cijelog aparata. Druga prepreka leži u interakciji osobe i egzoskeleta. Princip rada takve opreme je sljedeći: osoba čini bilo koji pokret rukom ili nogom. Posebni senzori povezani s njegovim udovima primaju ovaj signal i prenose odgovarajuću naredbu do pokretačkih elemenata - hidrauličnih ili električnih mehanizama. Istovremeno s izdavanjem naredbi, ti isti senzori osiguravaju da kretanje manipulatora odgovara kretanju operatera. Osim sinkronizacije amplituda kretnji, inženjeri se suočavaju i s problemom mjerenja vremena. Stvar je u tome da svaki mehaničar ima određeno vrijeme reakcije. Stoga ga treba minimizirati u svrhu dovoljne udobnosti u korištenju egzoskeleta. U slučaju malih, kompaktnih egzoskeleta, koji se sada naglašavaju, sinhronizacija kretanja ljudi i strojeva ima poseban prioritet. Budući da kompaktni egzoskelet ne dopušta povećanje potporne površine itd., Mehanika koja nema vremena za kretanje s osobom može negativno utjecati na upotrebu. Na primjer, nepravovremeno kretanje mehaničke "noge" može dovesti do činjenice da osoba jednostavno izgubi ravnotežu i padne. A ovo je daleko od svih problema. Očigledno, ljudska noga ima manje stepena slobode od šake, da ne spominjemo šaku i prste.
Najnovija povijest vojnih egzoskeleta počela je 2000. Tada je američka agencija DARPA pokrenula početak programa EHPA (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Egzoskeleti za povećanje ljudskih performansi). Program EHPA bio je dio većeg projekta Land Warrior za stvaranje izgleda vojnika budućnosti. Međutim, 2007. godine Land Warrior je otkazan, ali je njegov dio egzoskeleta nastavljen. Cilj projekta EHPA bio je stvaranje tzv. potpuni egzoskelet, koji je uključivao pojačala za ljudske ruke i noge. Istovremeno, nije bilo potrebno oružje ili rezerve. Zvaničnici zaduženi za DARPA -u i Pentagon bili su dobro svjesni da trenutno stanje stvari na području egzoskeleta jednostavno ne dopušta njihovo opremanje dodatnim funkcijama. Stoga, projektni zadatak za program EHPA podrazumijeva samo mogućnost dugotrajnog nošenja vojnika u egzoskeletu tereta teškog oko 100 kilograma i povećanje njegove brzine kretanja.
Sacros i Univerzitet Berkeley (SAD), kao i japanski Cyberdyne Systems, izrazili su želju da učestvuju u razvoju nove tehnologije. Prošlo je dvanaest godina od početka programa, a za to vrijeme sastav učesnika je doživio neke promjene. Sacros je sada postao dio koncerna Raytheon, a odjel univerziteta pod nazivom Berkeley Bionics postao je odjel Lockheed Martina. Na ovaj ili onaj način, sada postoje tri prototipa egzoskeleta stvorena u okviru programa EHPA: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL i Raytheon XOS.
Prvi od navedenih egzoskeleta - HULC - ne ispunjava u potpunosti DARPA zahtjeve. Činjenica je da konstrukcija od 25 kilograma sadrži samo sistem za podupiranje leđa i mehaničke "noge". Ručna podrška nije implementirana u HULC -u. Istodobno, povećavaju se fizičke sposobnosti operatera HULC -a zbog činjenice da se kroz sustav potpore za leđa većina tereta na rukama prenosi na elemente sile egzoskeleta i na kraju "odlazi" u tlo. Zahvaljujući primijenjenom sistemu, vojnik može nositi do 90 kilograma tereta i istovremeno iskusiti teret koji zadovoljava sve vojne standarde. HULC se napaja litijum-jonskom baterijom koja traje do osam sati. U ekonomičnom načinu rada, osoba u egzoskeletu može hodati brzinom od 4-5 kilometara na sat. Maksimalna moguća brzina HULC-a je 17-18 km / h, ali ovaj način rada sistema značajno skraćuje vrijeme rada od jednog punjenja baterije. U budućnosti, Lockheed Martin obećava da će opremiti HULC gorivnim ćelijama, čiji će kapacitet biti dovoljan za jedan dan rada. Osim toga, u sljedećim verzijama dizajneri obećavaju "robotske" ruke, što će značajno povećati mogućnosti korisnika egzoskeleta.
Raytheon je do sada predstavio dva donekle slična egzoskeleta sa indeksima XOS-1 i XOS-2. Razlikuju se po parametrima težine i veličine i, kao rezultat toga, po brojnim praktičnim karakteristikama. Za razliku od HULC -a, XOS porodica je opremljena sistemom za rasterećenje ruku. Oba ova egzoskeleta mogu podići oko 80-90 kilograma vlastite težine. Važno je napomenuti da dizajn oba XOS -a omogućuje instaliranje različitih manipulatora na mehaničke ruke. Treba napomenuti da XOS-1 i XOS-2 do sada imaju značajnu potrošnju energije. Zbog toga još nisu autonomni i zahtijevaju vanjsko napajanje. U skladu s tim, maksimalna brzina putovanja i trajanje baterije ne dolaze u obzir. Ali, prema Raytheonu, potreba za kabelskim napajanjem neće biti prepreka za upotrebu XOS -a u skladištima ili vojnim bazama gdje postoji odgovarajući izvor električne energije.
Treći uzorak EHPA programa je Cyberdyne HAL. Danas je verzija HAL-5 relevantna. Ovaj egzoskelet je u određenoj mjeri mješavina prva dva. Kao i HULC, može se koristiti neovisno - baterije traju 2,5-3 sata. Sa XOS porodicom, razvoj Cyberdyne Systems ujedinjen je "kompletnošću" dizajna: uključuje sisteme podrške za ruke i noge. Nosivost HAL-5 ne prelazi nekoliko desetina kilograma. Slična je situacija sa brzinskim kvalitetima ovog razvoja. Činjenica je da se japanski dizajneri nisu fokusirali na vojnu upotrebu, već na rehabilitaciju osoba s invaliditetom. Očigledno, takvim korisnicima jednostavno nije potrebna velika brzina ili nosivost. U skladu s tim, ako je vojska zainteresirana za HAL-5 u svom trenutnom stanju, bit će moguće izraditi novi egzoskelet na njegovoj osnovi, izoštren za vojnu upotrebu.
Od svih mogućnosti za obećavajuće egzoskelete dostavljane na EHPA -inu konkurenciju, samo je HULC do sada prošao testiranje zajedno s vojskom. Određene značajke drugih projekata još uvijek ne dopuštaju početak njihovih terenskih ispitivanja. U rujnu će nekoliko HULC kompleta biti poslano u dijelovima za proučavanje karakteristika egzoskeleta u stvarnim uvjetima. Ako sve prođe glatko, velika proizvodnja započet će u razdoblju 2014-15.
U međuvremenu će naučnici i dizajneri imati bolje koncepte i dizajn. Najočekivanija inovacija na području egzoskeleta su robotske rukavice. Postojeći manipulatori još nisu prikladni za korištenje alata i sličnih predmeta namijenjenih ručnoj uporabi. Štoviše, stvaranje takvih rukavica povezano je s brojnim poteškoćama. Općenito su slični onima drugih sklopova egzoskeleta, ali u ovom slučaju probleme sa sinkronizacijom pogoršavaju veliki broj mehaničkih elemenata, značajke kretanja ljudske ruke itd. Sljedeći korak u razvoju egzoskeleta bit će stvaranje neuroelektroničkog sučelja. Sada kretanje mehanike kontroliraju senzori i servo pogoni. Za inženjere i naučnike prikladnija je upotreba kontrolnog sistema sa elektrodama koje uklanjaju ljudske nervne impulse. Između ostalog, takav sustav će smanjiti vrijeme reakcije mehanizama i, kao rezultat, povećati učinkovitost cijelog egzoskeleta.
Što se tiče praktične primjene, u posljednjih pola stoljeća stavovi o njoj se gotovo nisu promijenili. Vojska se i dalje smatra glavnim korisnicima obećavajućih sistema. Mogu koristiti egzoskelete za operacije utovara i istovara, pripremu municije, a osim toga, u borbenoj situaciji, za poboljšanje sposobnosti boraca. Treba napomenuti da će nosivost egzoskeleta biti korisna ne samo za vojsku. Široka upotreba tehnologije koja omogućava osobi da značajno poveća svoje fizičke sposobnosti može promijeniti lice logistike i transporta tereta. Na primjer, vrijeme za utovar teretne poluprikolice u nedostatku viljuškara smanjit će se za desetke posto, što će povećati efikasnost cijelog transportnog sistema. Konačno, egzoskeleti kontrolirani živcima pomoći će invalidima da podrže ljude da ponovo žive punim životom. Štoviše, velike nade polažu se na neuroelektroničko sučelje: u slučaju ozljeda kralježnice itd. Kod ozljeda signali iz mozga možda neće doprijeti do određenog područja tijela. Ako ih "presretnemo" na oštećeno područje živca i pošaljemo u kontrolni sistem egzoskeleta, tada osoba više neće biti vezana za invalidska kolica ili krevet. Dakle, vojni razvoj može ponovo poboljšati živote ne samo vojske. Zasad, praveći velike planove, trebali biste se sjetiti probnog rada egzoskeleta Lockheed Martin HULC, koji će početi tek na jesen. Na temelju njegovih rezultata bit će moguće procijeniti i izglede cijele industrije i interes za nju od strane potencijalnih korisnika.
