У США створено екзоскелет другого покоління Наука та техніка
У США створено екзоскелет другого покоління
Швидше вище сильніше
Вперше вимоги до екзоскелету для Армії США було сформульовано 1963 року. Він мав забезпечувати захист бійців, одночасно збільшуючи їх м'язову силу та зменшуючи стомлюваність. Роботи у рамках проекту тоді вела американська компанія General Electric, яка представила перший готовий продукт наприкінці 1960-х років. Екзоскелет отримав назву Hardiman. Завдяки йому, за розрахунками інженерів, людина могла б підняти предмет масою 110 кілограмів, докладаючи зусиль, необхідних для переміщення вантажу масою 4,5 кілограма.
Hardiman важив 680 кілограмів, був незручний у використанні та відрізнявся уповільненою реакцією на дії оператора. Крім того, одночасне використання частин екзоскелету для верхніх і нижніх кінцівок з незрозумілої причини призводило до неконтрольованого руху конструкції, що могло становити потенційну небезпеку для людини. Через це випробування костюма, одягненого на людину, так і не було проведено. Проект отримав лише часткове продовження – General Electric зайнялася розробкою механічної руки.
Готовий варіант руки, яка могла бути інтегрована в екзоскелет, було представлено на початку 1970-х років. За допомогою неї людина отримувала можливість із мінімальними зусиллями піднімати вантажі масою до 340 кілограмів. Основним недоліком руки була її маса – майже 750 кілограмів. Враховуючи, що для екзоскелета потрібні два подібні пристрої, та ще й комплект ніг на додачу, весь пристрій міг важити під три тонни, що зовсім не задовольняло військових. Проект було закрито, а нові розробки з того часу не з'являлися майже чверть століття.
Своє продовження ідеямеханізованого солдата отримала на початку 2000-х років, коли Управління перспективних розробок (DARPA) міністерства оборони США оприлюднило семирічну програму створення екзоскелетів. Загальний обсяг фінансування програми становив 75 мільйонів доларів, частина з яких отримав консорціум Raytheon та Sarcos. Незабаром компанії показали військовим прототип щодо легкого пристрою, який використовує систему зв'язку людини з електронно-механічною частиною екзоскелета, яка забезпечувала практично повну синхронізацію рухів оператора та механічного каркасу.
Механічний воїн
XOS 2 важить близько 70 кілограмів і дозволяє оператору піднімати вантажі масою до 91 кілограма без докладання будь-яких зусиль.
Екзоскелети серії XOS поки що розробляються з прицілом на військових, зайнятих транспортуванням різних вантажів, а також техніків ВПС, які оснащують літаки озброєнням перед вильотом. У польових умовах використання екзоскелету дозволить відмовитися від різних вантажних і транспортувальних машин або домкратів - всі тяжкості переноситиме оператор костюма. У перспективі планується створити і бойовий екзоскелет, що забезпечує високий захист бійців і знижує їхню стомлюваність. Щоправда, ще далеко. Адже інженерам доведеться подумати над значним зменшенням габаритів пристрою, а також його ергономічності, від якої в бойових діях залежатиме життя бійця.
Поки що Raytheon і Sarcos займаються створенням третього покоління екзоскелетів XOS 3, в яких вже буде реалізована автономність, а енергоспоживання становитиме лише 20 відсотків від аналогічного показника XOS 1. Крім того, новий екзоскелет стане більш маневреним та рухливим. Тим не менш, разом з автономністю інженерам доведеться вирішувати іншузавдання - ємності джерела енергії для екзоскелета. Адже, погодьтеся, буде неприємно, якщо такий апарат батарейка "сяде" в момент оснащення літака перед терміновим бойовим вильотом.
Інші рішення
Поки одні компанії створюють повноцінний варіант екзоскелету, інші вирішили зосередитись на створенні окремих його частин. Зокрема, з 2004 року Каліфорнійський університет веде створення "роботизованих ніг", або "екзоскелета нижніх кінцівок" HULC. Фінансування веде DARPA. Існуючий сьогодні прототип пристрою важить близько 45 кілограмів і оснащений приблизно 40 гідравлічними механізмами та сенсорами. Механічні ноги з'єднані жорсткими кріпленнями з черевиками і фіксуються в колінах і стегнах спеціальними ременями.
Передбачається, що HULC дозволить солдатам переносити значні за вагою вантажі. У ході перших випробувань доброволець носив рюкзак масою близько 30 кілограмів, не відчуваючи ніякої тяжкості. При цьому конструкція HULC дозволяє оператору бігати, стрибати, ходити пригнувшись або навіть повзти. Роботу апарату протягом 72 годин забезпечують чотири літій-іонні акумуляторні батареї. Останній прототип пристрою оснащений системою швидкого скидання, яка дозволяє у разі потреби скинути "робоноги" за 30 секунд.
Тим часом, ідея екзоскелета набула широкого поширення і за межами "оборонки". Наприклад, японська компанія Cyberdyne займається створенням екзоскелету HAL, різні версії якого призначені для рятувальних служб та інвалідів. Цей апарат дозволяє людині піднімати вантаж, маса якого в п'ять разів більша за звичайний, що важливо для рятувальників, які працюють на завалах. Людям з обмеженою рухливістю HAL 5 дозволить подолати рухові обмеження. Створенням "робоног" дляІнвалідів займається і японська Honda.
Новозеландська Rex Bionics розробляє досконаліші "робоноги" для людей з паралізованими нижніми кінцівками. Очікується, що такий екзоскелет дозволить інвалідам стояти, ходити горизонтальними і похилими, гладкими і нерівними поверхнями, а також розвертатися на місці і підніматися і спускатися сходами. Перший прототип пристрою важить лише 38 кілограмів.
Очевидно, до повноцінного впровадження екзоскелетів у життя залишилися лічені роки. Існуючі пристрої вже здатні забезпечити високу рухливість і захист людям, професійними обов'язками яких не є війна. Якщо ж говорити про бойове застосування роботизованих костюмів, то тут не все так райдужно. Так, військові вантажники вже скоро зможуть оцінити всі переваги екзоскелетів, але солдатам доведеться ще почекати, поки електронно-механічні каркаси не стануть портативнішими, зручнішими, швидшими і автономнішими.