Текст уведомления здесь

Мечта о Железном человеке

Экзоскелеты: от простейших протезов до суперсложной брони и обратно

История экзоскелетов напоминает путь от попыток создать «усилитель человека», с которым люди могли бы поднимать тяжести, до доспехов, которые превращают человека в супермена и управляются силой мысли. А потом все вновь возвращается к первоначальной идее. «Чердак» вспоминает о том, как эта история развивалась.
Добавить в закладки
Комментарии

В 1963 году компания Marvel выпустила первый комикс с Железным человеком.

Его высокотехнологичная версия воинских доспехов стала, наверное, самым известным экзоскелетом, а суперспособности Тони Старка не дают покоя изобретателям. Например, британцу Ричарду Браунингу, который основал стартап Gravity Industries. Недавно он попал в Книгу рекордов Гиннеса, развив максимальную скорость 51,53 км/ч в созданном им костюме с реактивными двигателями.

Однако еще до Marvel идея объединить возможности человека и робота всерьез рассматривалась в Пентагоне, где в 1961 году проводился конкурс предложений по созданию «солдата с сервоприводом», который бы двигался быстрее и мог поднимать более тяжелые предметы, чем человек способен без дополнительных приспособлений.

Одновременно над созданием экзоскелета-«человекоусилителя» работали инженеры лаборатории аэронавтики Корнеллского университета, в частности Нейл Мицен (Neil Mizen). Экзоскелет должен был иметь сочленения с сервомоторами там, где находятся суставы у человека, так чтобы не стеснять естественных движений носителя. Питать конструкцию должен был двигатель внутреннего сгорания, который крепился бы на спину.

Мицен и его коллеги сделали и протестировали конструкцию экзоскелета, но до электрифицированной версии дело не дошло. Экзоскелет с моторами позже разработали инженеры компании General Electrics, проект назывался Hardiman.

Целиком конструкция должна была выглядеть так. Иллюстрация: патент на экзоскелет Брюса Фика из General Electrics

Целиком конструкция должна была выглядеть так. Иллюстрация: патент на экзоскелет Брюса Фика из General Electrics

Предполагалось, что в таком экзоскелете, поднимая груз весом в 25 килограммов, человек будет ощущать его так, будто он весит всего 1 килограмм. При этом сама конструкция весила почти 700 килограммов.

Hardiman состоял из двух экзоскелетов: управляющего, который крепился к телу оператора, и подчиненного, который использовался собственно для поднятия тяжестей. В 1969 году разработчики успешно сделали руку экзоскелета.

В 1970-м — его нижнюю часть, однако в рамках контракта, который закончился в этом же году, им не удалось отладить конструкцию так, чтобы в ней можно было ходить.

До практического применения Hardiman дело не дошло, зато идея попала в фильм «Сидящие в засаде».

В 1980-х Джеффри Мур из Лос-Аламосской национальной лаборатории придумал экзоскелет Pitman для военного применения. Многослойная броня должна была защитить пехотинца от пуль, радиации, биологического и химического оружия, а самой сложной частью было управление — Мур предполагал, что для этого можно использовать магнитные поля, которые возникают при прохождении электрических сигналов в мозге и которые можно зарегистрировать снаружи черепа. В американской армии заинтересовались разработкой Мура, но развития она не получила.

Тем не менее с 1990-х Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) пыталось и пытается разрабатывать экзоскелеты в духе Железного человека. Дело доходило даже до экспериментальных образцов, таких как HULC и XOS, но пока все они были слишком громоздкими для практического применения.

Текущий проект называется TALOS, предполагается, что опытный образец будет готов в конце 2018 года. Несмотря на то что в разработке принимает участие компания Legacy Effects — та самая, которая создала костюм Железного человека для кино, — возможность создания полного экзоскелета, который превратил бы человека в супермена, остается под вопросом. Например, бывший американский сенатор Том Коберн включил проект TALOS в свою ежегодную «Книгу бессмысленных трат» в 2014 году.

Однако в реальной жизни экзоскелеты уже применяются. Просто они решают более простые задачи: помогают грузчикам поднимать тяжести, а инвалидам — ходить. В России этим занимается компания «Экзоатлет». Правда, экзоскелеты для парализованных людей стоят дорого: «Экзоатлет» — 1,5 миллиона рублей, зарубежные разработки — десятки тысяч долларов.

Наконец, в своем самом простом варианте экзоскелет — это просто механическая конструкция без всяких сенсоров и моторов, которая перераспределяет вес, поднимаемый человеком. Такую штуку, например, разработала компания Ford для своих работников. При сборке автомобилей работникам фабрик часто нужно подолгу стоять под машиной и держать инструмент над головой — разработанный для них экзоскелет крепится к поясу и уменьшает нагрузку на спину и плечи.

Это, конечно, далеко не доспехи Железного человека, но в таком максимально упрощенном и дешевом варианте экзоскелеты, по всей видимости, получат наибольшее распространение. По крайней мере до тех пор, пока люди не отдадут роботам всю физическую работу.

«Создание систем протезирования (Нейротехнологии)» — один из профилей Олимпиады НТИ для школьников.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Синтезировать солнце

Увидит ли мир работающий термоядерный реактор через несколько лет и как он будет выглядеть

Промышленный термоядерный синтез получил славу «вечно грядущей» технологии, которая всегда в разработке, всегда где-то там, в полувеке от нас. Впрочем, в последнее время сроки сократились: промышленных реакторов по-прежнему нет, но многие проекты обещают продемонстрировать работающие прототипы в ближайшие несколько лет. Если, конечно, все пойдет по плану.
Добавить в закладки
Комментарии

«Lockheed Martin начала разработку компактного термоядерного реактора… На сайте фирмы говорится о постройке первого опытного образца уже через год. Если это окажется правдой, через год мы будем жить в совершенно ином мире», — это начало одной из статей «Чердака». Со времени ее публикации прошло три года, и мир с тех пор не так уж сильно изменился.

Сегодня в реакторах атомных электростанций энергия вырабатывается за счет распада тяжелых ядер. В термоядерных же реакторах энергия получается в ходе процесса слияния ядер, при котором образуются ядра меньшей массы, чем сумма исходных, а «остаток» уходит в виде энергии. Отходы ядерных реакторов радиоактивны, их безопасное захоронение — это большая головная боль. Термоядерные реакторы такого недостатка лишены, а также используют широко доступное топливо, такое как водород.

У них есть только одна большая проблема — промышленных образцов еще не существует. Задача непростая: для термоядерных реакций нужно сжать топливо и нагреть до сотен миллионов градусов — горячее, чем на поверхности Солнца (где термоядерные реакции происходят естественным путем). Достичь такой высокой температуры сложно, но можно, только вот потребляет такой реактор энергии больше, чем вырабатывает.

Однако потенциальных достоинств у них все равно так много, что разработкой занимается, конечно же, не только Lockheed Martin. [ ... ]

Читать полностью

Легкое дыхание

Как дела у таксы, которая дышит под водой

19 декабря вице-премьеру правительства России Дмитрию Рогозину и президенту Сербии Александру Вучичу сотрудники Фонда перспективных исследований продемонстрировали таксу, якобы дышащую под водой. Кадры, на которых человек в халате заталкивает зверька в резервуар с водой, не оставили равнодушным никого из зрителей, включая и Дмитрия Рогозина, уже пообещавшего забрать таксу себе. Корреспондент «Чердака» побывал на встрече с заведующим лабораторией по созданию технологии жидкостного дыхания Антоном Тоньшиным. Был на ней и сам испытуемый, пес по кличке Николас.
Добавить в закладки
Комментарии

Холодно, темно. Парк в районе стадиона «Динамо», за ним — корпус какого-то исследовательского центра. Не здание ФГБНУ НИИ медицины и труда, сотрудники которого вместе с Фондом перспективных технологий (ФПИ) работают над созданием технологии жидкостного дыхания. Собравшимся тут журналистам неизвестно, почему рассказать СМИ про жидкостное дыхание решили здесь. Может быть, тут лаборатории лучше оснащены?

Охранник на проходной злится и оправдывается, что сам не знает, по какому случаю и кто собрал тут эту «демонстрацию». Впрочем, если оглядеться, то вот и ответ: с постамента во дворе на камеры строго смотрит собака Лайка.

И вот минута в минуту во двор заезжает машина, и появляется герой пресс-конференции — его несут на руках.

Фото: Михаил Терещенко/ТАСС
Фото: Михаил Терещенко/ТАСС

[ ... ]
Читать полностью

Сделай сам — ты в XXI веке

Что такое фаблаб и что в нем можно сделать

Фаблабы (от fabrication laboratory) — лаборатории цифрового производства — появились в Массачусетском технологическом институте, где директор Центра частиц и атомов Нил Гершенфельд придумал пустить людей без технического образования в мастерскую с современными станками и посмотреть, что они сделают. Сейчас фаблабы есть по всему миру. Несколько лет назад они пришли и в Россию, где наиболее крупные из них — «Фаблаб Политех» и лаборатория при МИСиС. «Чердак» поговорил с сотрудником питерского фаблаба Константином Томилиным о том, что можно делать в такой лаборатории.
Добавить в закладки
Комментарии

 — Чем фаблаб отличается от условной мастерской у дедушки в гараже?

— Идея фаблабов действительно отчасти пошла от таких «дедушкиных гаражей». Однако чтобы называться фаблабом, лаборатории необходимо установить определенное достаточно дорогое оборудование, например фрезерные ЧПУ-станки и 3D-принтеры.

3D-принтер. Фото: «Фаблаб Политех»
3D-принтер. Фото: «Фаблаб Политех»

Такое оборудование открывает совершенно новые возможности для промышленного дизайна. Условно говоря, чтобы уменьшить вес крыла самолета, можно делать его из облегченного алюминия, а можно напечатать на 3D-принтере из пластика и углеродного волокна крыло, которое благодаря необычным внутренней структуре и форме будет таким же прочным, как и алюминиевое, только легче и дешевле. [ ... ]

Читать полностью