Как сделать экзоскелет своими руками в домашних условиях: Экзоскелет своими руками (видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Чувак собрал настоящий экзоскелет прямо у себя дома — ОФИСНЫЙ ПЛАНКТОН

• 06.09.2014

Если вы полагаете, что костюм «Железного человека» могут сделать только военные или мегакорпорации, то вы заблуждаетесь.

Если вы полагаете, что роботизированные костюмы, управляемые человеком могут сделать только военные или мегакорпорации, то вы глубоко заблуждаетесь.

Носитель разума, покоритель вселенной, властелин мира – вот некоторые эпитеты, которыми характеризуют жизнь и деятельность человека на земле.

Люди всегда мечтали стать сильнее и могущественнее, покорять миры и вселенную, но им не хватало силы, чтобы поднимать тяжелые предметы, обладать большей силой удара и выносливостью. Но они не оставляли попыток сделать себя киборгами, чтобы почувствовать мощь железного тела. Мечтали взлететь в воздух со скоростью звука, чтобы мгновенно оказаться в любой точке планеты и летать без крыльев. Людям хотелось создать смесь человека и машины. И, благодаря науке и технике, частично эти мечты воплощает «костюм Железного человека».

Экзоскелет — это устройство, которое может увеличить физические способности человека за счет внешнего каркаса.

Немного истории

Первым изобретателем роботизированного железного костюма был инженер Николай Ягн, который в 1890-х годах в США запатентовал ряд технологий, облегчающих ходьбу, бег и прыжки человека.
В 1960-х компания General Electric разработала костюм Hardiman, весом 680 кг и способностью поднимать объекты весом до 110 кг.
В 1970-х югославский ученый Миомир Вукобратович показал первый силовой шагающий роботизированный костюм, который должен был дать людям с парализованными ногами возможность ходить.
В 2007 американские ученые из агентства DARPA создали устройство, которое должно было усиливать руки и ноги человека.
В 2008 компания Cyberdyne представила костюм HAL, обладающий легким корпусом, встроенным компьютером и работающим от автономных аккумуляторов.
Так же в мире известны робокостюмы грузовые, для подводного плавания, реактивный человек-самолет, а также парашютная система.

Классификация:

По типу источника энергии и принципу работы привода робокостюмы бывают активные (использующие дополнительные двигатели) и пассивные (работающие благодаря усилиям оператора). По локализации подразделяются: для верхних конечностей, для нижних конечностей и на полноценный роботизированный-костюм.

Диапазон цен на подобные гаджеты улучшающие возможности человеческого тела варьируется от 1000 до более 50000 $. В зависимости от области применения различают: медицинский, военный, космический и промышленные. Весовая категория устройств от 5 и свыше 30 кг. Мобильные и стационарные бывают простого, двойного назначения и с расширенными функциями.
Области применения

Исторически так сложилось, что любое изобретение сначала находит применение в военных целях, и только потом — в мирных. Роботизированная броня не исключение и все началось именно с военных заказов. Нужно было создать броню, которая совместила бы в себе огневую мощь и бронирование танка, скорость и подвижность человека, и в разы увеличивающая его силу. Парочка обученных солдат-экзоскелетов могут запросто заменить профессиональный спецназ.

Эти устройства полезны и при угрозе радиационной опасности, при покорении глубин океана, разборе завалов после землетрясения и в строительстве.
Роботизированные костюмы – это настоящий прорыв и в медицине. Пациенты, после травм позвоночника и конечностей, могут использовать возможности экзоскелета для улучшения качества жизни. Он даст возможность людям ходить, сидеть, стоять и даже подниматься по лестнице.

Различные модификации можно встретить и в научно-фантастических фильмах, литературе, комиксах, анимации, видеоиграх.

Изобретение Джеймса Хобсона

В разное время и в разных странах умельцы пытались сделать различные приспособления. Так, американский инженер-энтузиаст Джеймс Хобсон, известный как The Hacksmith, работает над их созданием уже много лет. Ему удалось в домашних условиях собрать работающий костюм для поднятия тяжестей. Пневматические возможности которого, позволили ему легко поднять шлакоблоки, общим весом 80 кг.

Для того, чтобы самому изготовить подобный костюм, как у Джеймса, вам понадобится только несколько стандартных деталей и знания, как их соединить. Все необходимые схемы и инструкции вы найдете на сайте автора. Но учтите, что в изобретении Джеймса Хобсона нет усиления для ног, поэтому весь вес, который держит Джеймс держится исключительно на его позвоночнике.

Вдохновением для создания металлического корпуса послужил американский научно-фантастический фильм «Элизиум — рай не на Земле». В фильме главный герой Макс, в тело которого вживили специальный экзокостюм, отдает жизнь ради того, чтобы уравнять права людей.

Джеймс намерен довести до ума верхнюю часть, чтобы он нашел практическое применение в повседневной жизни.
Конечно, главная цель — это создание костюма для всего тела, который позволит инженеру поднимать тяжелые предметы за счет конструкции, оставив в покое позвоночник и другие части тела.
Видео, как поэтапно Джеймс делал отдельные части железного костюма, а затем соединял их воедино, вы можете увидеть на его YouTube канале.

Экзоскелеты: что это и где их применяют

Экзоскелеты не только дают человеку силу и выносливость, но и буквально помогают встать на ноги. РБК Тренды рассказывают, какие роли выполняют робокостюмы

Экзоскелет — это мобильный механизм, который работает при помощи системы электродвигателей, рычагов, гидравлики и других технологических решений. Экзоскелеты предназначены для восполнения утраченных функций человека, а также для увеличения силы мышц и расширения амплитуды движений.

Первый прототип экзоскелета создала компания General Electric совместно с армией США в 1960-е годы. Названный «Хардимэн», он весил 680 кг, имел восемь шарниров и два захвата, соединенных гидравлической и электронной сетями. Технологи рассчитали, что экзокостюм поможет человеку поднимать вес около 110 кг, но в реальных тестах разработка себя не оправдала. Когда систему приводили в действие, она выполняла хаотичные движения. Разработки прототипов продолжили.

Прототип экзоскелета профессора Али Сейрега из Университета машиностроения Мэдисона, 1970-е годы

Сегодня экзоскелеты применяются во многих областях — от медицинской реабилитации до промышленного производства. РБК Тренды рассказывают, какие бывают экзоскелеты и как они работают.

Для реабилитации

Российская компания ExoAtlet предлагает медицинские экзоскелеты для реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата и нервной системы в нижней части тела. Они управляются при помощи кнопок, расположенных на костылях, и приводятся в движение благодаря сигналам от датчиков и электромиограммы. Алгоритмы устройства и встроенные приводы повторяют естественную ходьбу человека. ExoAtlet весит около 20 кг, однако пациент не ощущает этот вес, поскольку движения автоматизированы и поддерживаются самой системой. Экзоскелет стоит около ₽4 млн.

Экзоскелет ExoAtlet

Другая российская компания Simbionix представила экзоскелет «Компаньон», предназначенный для восстановления двигательной активности людей с повреждениями спины и нижнего пояса конечностей. Механизм крепится к телу с помощью специальных инструментов, его можно регулировать по ширине и глубине таза, длине бедра и голени. Экзоскелет выдерживает вес до 120 кг и подходит для людей ростом до 2 м. Из-за герметичности его можно использовать при температуре воздуха от минус 30 до плюс 50 °C° и в любых погодных условиях.

«Компаньон» имеет съемный аккумулятор и внешний модуль управления. При активном использовании заряда хватит на три часа, а в пассивном режиме — до пяти часов. Экзоскелет весит 8,5 кг и выполнен из высокопрочного пластика и сплава титана. Он предполагает разные режимы — ходьба, вставание, подъем по ступенькам, приседание. Есть возможность управлять длиной и высотой шага с помощью дистанционного пульта.

Экзоскелет «Компаньон»

(Фото: symbionix.ru)

Компания утверждает, что устройство эффективно при реабилитации и поддержке людей с мышечной дистрофией, травмами спинного мозга, инсультами, нервно-мышечными и нейродегенеративными заболеваниями, черепно-мозговыми травмами.

Американская Trexo Robotics разработала экзоскелеты для детей с ограниченными возможностями. Функция индивидуальной регулировки делает Trexo универсальным инструментом, помогающим самостоятельно передвигаться детям с церебральным параличом, травмами мозга, повреждениями спинного мозга, параплегией, мышечной дистрофией, синдромом Ретта и другими заболеваниями. Месяц аренды устройства стоит $1 000.

Экзоскелет Trexo Robotics

Trexo Home управляется с планшета. Экзоскелет позволяет регулировать нагрузку на тело, характер походки, скорость движения и имеет функцию активной помощи мышцам. Его поставляют с обучающими инструкциями.

Нижняя часть Trexo имеет две раздвижные части от бедра до колена и от колена до щиколотки. Ширину бедер тоже можно регулировать, как и высоту опорной рамы.

Для больших нагрузок

Японская компания Aton презентовала несколько прототипов экзоскелета KOMA 1.5, силового костюма, который помогает без усилий подниматься и опускаться, нести тяжелые предметы манипуляторами-руками, поддерживать движение. Благодаря встроенным камерам с искусственным интеллектом экзоскелет обнаруживает и избегает препятствия.

Прототип экзоскелета KOMA 1.5

(Фото: atoun.co.jp)

KOMA 1.5 имеет два режима. Первый, «Buggy Mode», позволяет перемещать грузы по гладкой и ровной поверхности, например, внутри склада. Второй, «Two-Legged Mode», предназначен для подъемов с грузом и преодоления препятствий. В этом режиме колеса экзоскелета убираются назад, образуя две ноги с приводом, повторяющие движения ног человека.

В России в 2021 году компания «Ростех — Доверенные платформы робототехнические комплексы» начала выпускать модульные экзоскелеты ProEXO, которые защищают рабочих при тяжелых физических нагрузках. Базовая стоимость комплекса составляет ₽30 тыс.

Экзоскелет ProEXO

Такой экзоскелет может быть пассивным — для защиты опорно-двигательного аппарата сотрудника от перегрузок, или активным — со встроенными приводящими моторами, которые берут на себя большую часть физических нагрузок. Он помогает выполнить более 11 производственных операций, в том числе погрузочно-разгрузочные работы. В компании заявили, что «с экзоскелетом 30 кг груза будут ощущаться, как 15 кг».

Для промышленности и ЧС

Российская Exorise предлагает три модели экзоскелетов — X-Soft, X-Rise и X-Arm.

• X-Soft — это мягкий экзоскелет, предназначенный для разгрузки спины при наклонах и поворотах с грузом или без него. Он весит всего 1,5-2 кг.
• X-Arm относится к линейке «тяжелых экзоскелетов» и весит около 10 кг. Благодаря прочным опорам он позволяет нивелировать вес используемых инструментов массой до 40 кг.
• Модель X-Rise весит около 3 кг, она поддерживает руки во время выполнения манипуляций, которые требуют их длительного удержания на весу.

Женская модель X-Soft

(Фото: exorise.com)

Экзоскелеты Exorise — пассивного типа, так как они работают за счет накопления и отдачи энергии без электрики. С помощью силы гравитации рабочий сам «заряжает» свое устройство. Разработчики заявляют, что экзоскелет можно адаптировать под разные задачи, он износостойкий и жаростойкий. Его предлагают применять в промышленности, при строительстве, на складах, при работе в МЧС.

Для строительства

Экзоскелеты Sarcos Robotics серии Guardian обеспечивают перенос веса из одной части тела на другую при выполнении определенного типа работ. Также они смещают нагрузку с рук на ноги, когда рабочему нужно долго держать руки на весу. Это помогает снизить мышечное напряжение и повысить выносливость работников стройплощадок.

Экзоскелет Sarcos Robotics

Экзоскелет имеет 24 степени свободы и предупреждающие о препятствиях датчики.

Он оснащен удобным интерфейсом управления, который отображает различные уведомления. Режим «Свободные руки» позволяет оператору заблокировать руки костюма с грузом на весу, чтобы одновременно выполнять сложные задачи своими собственными.

Многие компании выпускают экзоскелеты, обеспечивающие поддержку рук, так как они лучше всего подходят для выполнения задач, связанных с резкой, сверлением и шлифованием поверхностей. Конструкции поддерживают руки и плечи таким образом, что нагрузка от постоянного удерживания тяжелых инструментов уменьшается.

Так, EksoVest Bionics задействовала механизм на пружинах в обеих руках экзоскелета, чтобы человеку было проще удерживать на весу тяжелые предметы. А экзоскелет от компании Levitate Technologies использует систему колесиков с приводами для решения аналогичной задачи.

Экзоскелет EksoVest Bionics

Для армии

Компания Lockheed Martin разработала для армии США системы ONYX для нижней части тела, которые повышают мобильность и снижают утомляемость. Конструкция уменьшает усилия, прилагаемые при ходьбе и лазании, а также дает солдату возможность переносить на себе больше оборудования, необходимого для выполнения боевых задач. Кроме того, она распределяет ортопедическую нагрузку так, чтобы не травмировался позвоночник.

Экзоскелет Lockheed Martin

В России в 2020 также испытали экзоскелет для военных производства корпорации «Ростех». При весе 6 кг устройство позволяет переносить боевую экипировку и вооружение массой до 60 кг. Экзоскелеты уже поставляются в инженерные войска и используются в госпиталях для реабилитации пациентов.

Экзоскелет «Ростеха»

(Фото: rostec.ru)

На форуме «Армия-2021» «Ростех» показал первый опытный образец боевого экзоскелета с электродвигателями. Он работает в активном и пассивном режимах. Первый включается, когда солдат перемещается по пересеченной местности или горам. Электродвигатели с датчиками давления в стопах адаптируются под особенности движений человека. В пассивном режиме экзоскелет помогает при передвижении по горизонтальной поверхности с грузом.

Для ходьбы и бега

Группа инженеров под руководством Конора Уолша из Гарвардского университета в 2019 году представила носимый экзоскелет, способный снижать энергозатраты во время ходьбы и бега. Он подтягивает ноги в определенные моменты движения. Во время ходьбы экзоскелет снижает энергозатраты на 9,3%.

Экзоскелет для ходьбы и бега

Экзоскелет состоит из нескольких связанных между собой частей. Они крепятся на бедрах, талии и плечах. На задней части устройства расположен блок с электромоторами, связанными с двумя тросами. На других концах эти тросы закреплены на бедрах. Когда нога движется назад, трос натягивается с помощью электромотора и облегчает работу мышц.

В 2020 году ученые из Стэнфорда разработали свой прототип экзоскелета, который дает возможность снизить нагрузку на ноги при беге и при ходьбе. Он позволяет снизить затраты энергии на бег уже на 15%.

Экзоскелет крепится к голени при помощи ремней, также он закрепляется на обуви при помощи веревки, которая пропускается петлей под стопой. У экзоскелета есть небольшая поддерживающая углепластиковая платформа, которая размещается под стопой. Он управляется с использованием системы тросов, натягиваемых или ослабляемых внешними электромоторами.

Прототип экзоскелета стэнфордских инженеров

Подобные экзоскелеты позволят облегчить работу курьеров и почтальонов, а также работников других сфер, которым требуется много ходить.

Перспективы экзоскелетов

Бристольский университет работает над мягкой роботизированной одеждой, которая могла бы помочь людям избежать падений, поддерживая их во время ходьбы и давая бионическую силу. Благодаря элементам из графена она будет включать в себя также технологии электрической стимуляции и мониторинга всего тела: суперконденсатор, устройство для электрокардиограммы, мониторинга активности, отслеживания движения глаз, датчик температуры и гибкие нагревательные элементы. Исследователи полагают, что эта технология может в конечном итоге привести к отказу от инвалидных кресел.

«Многие существующие устройства, используемые людьми с ограниченными возможностями передвижения, могут вызывать или усугублять такие состояния, как плохое кровообращение, повреждение кожи или склонность к падению, — говорит доктор Джонатан Росситер, профессор робототехники в Бристольском университете.  — Носимая мягкая робототехника может решить многие из этих проблем и в то же время снизить расходы на здравоохранение».

ЭксоЗдоровье — Эксо Бионикс

перейти к содержанию

EksoHealthDaniel Arrienda2022-12-02T20:15:33+00:00

В Ekso Bionics мы разрабатываем революционную носимую робототехнику для решения проблемы потери мобильности. При этом мы помогли тысячам пациентов с инвалидностью нижних конечностей сделать более 200 миллионов шагов с помощью Ekso и вдохновили на создание совершенно новой индустрии медицинского оборудования. Мы переосмысливаем реабилитацию с помощью вспомогательных технологий, но у нас все та же цель: помочь людям восстановить их полную функциональную подвижность.

МИССИЯ

Наш бионический экзоскелет изначально предназначался для пациентов с травмами спинного мозга (SCI). Многие люди с травмой спинного мозга испытывают некоторую степень паралича. Во многих случаях парализованным людям говорят, что они никогда больше не будут ходить, но наш медицинский экзоскелет доказывает, что это мнение ошибочно.

Наши бионические костюмы теперь используются для лечения людей с инсультом, приобретенными травмами головного мозга (ЛПИ) и рассеянным склерозом (РС). Такие пациенты часто страдают инвалидностью нижних конечностей и потерей подвижности, но с помощью носимого экзоскелета они могут начать вставать с инвалидных колясок, балансировать с помощью вспомогательного устройства, восстанавливать чувствительность и функции и часто учатся ходить. опять таки.

EKSONR

Разработанный, чтобы помочь пациентам стоять и ходить во время реабилитации, EksoNR работает с врачами, чтобы обеспечить необходимую поддержку позвоночнику, туловищу и ногам, включая тазобедренные, коленные и голеностопные суставы, способствуя правильному паттерну движений на всех этапах реабилитации. физическую реабилитацию и бросать вызов пациентам, когда они выходят из реабилитационного центра EksoNR и возвращаются в свои сообщества.

EksoNR — это улучшенная версия нашей модели EksoGT, которая устраняет неэффективность походки и стала нашим новым стандартом в качестве первого экзоскелета, одобренного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для медицинского применения при лечении пациентов с инсультами, черепно-мозговыми травмами, ТСМ и рассеянный склероз (РС).

Узнайте об EksoNR

EksoNR — это экзоскелет для нижних конечностей, который поддерживает вертикальное положение и учит человека, как снова ходить и восстанавливать свою естественную походку. Благодаря постуральной поддержке туловища, а также поддержке колена, бедра и лодыжки это устройство расширяет возможности передвижения и позволяет проводить длительные сеансы терапии без утомления. Датчики автоматически определяют, наклоняются ли пациенты, а экзоскелет передает информацию своему терапевту, чтобы помочь улучшить их походку.

Роботизированное движение может обеспечить полную поддержку и помощь в выборе траектории для пациентов с параличом нижних конечностей, а инициированное пациентом движение может использоваться для стимулирования мышечной активности в нижней части тела. Адаптивная тренировка ходьбы отслеживает суставы и движения ног, чтобы пациенты не компенсировались, и помогает им восстановить свою естественную походку без дискомфорта.

Этот экзоскелет для нижних конечностей оснащен элементами управления с сенсорным экраном, которые помогают врачам ставить цели и изменять уровни помощи для пациентов с любым функциональным уровнем. Физиотерапевты также могут легко получить доступ к базе данных медицинского устройства для анализа сложных моделей движений и записи прогресса пациента. Мы постоянно изучаем новые технологии, чтобы продолжать поставлять реабилитационные устройства в Северной Америке и за ее пределами на благо человечества.

INDEGO

Модульный экзоскелет, обеспечивающий питание ног дома или в общественных местах.

Экзоскелет Indego® Personal позволяет людям с травмой спинного мозга выйти на новый уровень функциональной независимости и вертикальной мобильности дома и в обществе. Благодаря модульной конструкции с пятью взаимосвязанными компонентами и весу всего 29 фунтов Indego Personal был разработан для простоты использования и интуитивно понятного управления. Экзоскелет Indego Therapy предлагает врачам индивидуальную терапию походки при повреждении спинного мозга или инсульте.

Узнать о Indego Personal

Перейти к началу

Роботизированный экзоскелет улучшает жизнь людей с ограниченной подвижностью рук или без нее

• Скачать PDF Копировать

Отзыв Эмили Хендерсон, бакалавра наук 7 октября 2020 г.

Группа инженерного проектирования и технологического развития (DIDET) из Университета Аликанте ArtefactosLAB в очередной раз сделала шаг вперед в плане социальных инноваций, разработав новый ручной робот-экзоскелет. Этот роботизированный экзоскелет, названный [flick], улучшает жизнь людей с ограниченной или отсутствующей способностью двигаться из-за неврологических и/или физиологических расстройств.

Это портативный, экономичный и адаптируемый пользователем экзоскелет, напечатанный на 3D-принтере, предназначенный для помощи людям с низким или отсутствующим мышечным тонусом из-за неврологических расстройств, хронических патологий или любых несчастных случаев, в результате которых руки потеряли подвижность. объяснил исследователь и инженер UA Хавьер Эсклапес.

Устройство, уже запатентованное и вдохновленное искусственным интеллектом, изготовлено из гибкого, воздухопроницаемого и водостойкого материала и разработано с учетом параметров экономической, экологической и социальной устойчивости. [Flick] находится на стадии прототипа и может быть изготовлен в любой точке мира с учетом потребностей пользователя или специалиста по реабилитации, который сможет самостоятельно производить и настраивать свою собственную технологию в короткие сроки и с минимальными затратами. Этот аспект также означает экономию на логистике и дистрибуции. В этом смысле Artefactos ищет компании или учреждения, заинтересованные в поддержке разработки этого экзоскелета или в разработке и производстве других устройств социального назначения.

Инновации

И дизайн, и процесс производства экзоскелета, запатентованного Университетом Аликанте, были оптимизированы таким образом, чтобы его можно было производить с помощью 3D-принтера, который вместе с использованием трехмерных моделей превращает его в альтернативный производственный процесс, заменяющий традиционный.

Его применение в рамках ассистивных технологий открывает безграничные возможности для улучшения качества жизни людей с функциональным разнообразием благодаря низкой стоимости материалов, скорости изготовления и свободе дизайна, что позволяет пользователям приближаться к личным потребностям. Это означает, что образец ручного роботизированного экзоскелета можно масштабировать до более конкретных размеров, начиная с размеров руки пользователя и без необходимости создавать новый дизайн, сообщил исследователь из UA.

Related Stories

• Исследование направлено на то, чтобы понять, как SARS-CoV-2 влияет на мозг в долгосрочной перспективе
• Исследователи используют глубокие нейронные сети для виртуального окрашивания микроскопических изображений немеченых тканей стадия рецидива меланомы

По словам Хавьера Эсклапеса, 3D-печать — это технология, которая может быть применена для удовлетворения любых потребностей общества и особенно полезна для людей с функциональным разнообразием, чтобы помочь им с их медицинскими проблемами, а также с их образование, работа или мобильность.

Альтернативное решение

В настоящее время Эсклапес отмечает, что существуют различные системы помощи тем, кто не может пошевелить пальцами. С одной стороны, это обычные экзоскелеты руки из жестких материалов со сложным механизмом ее работы. Эти особенности делают их объем чрезвычайно большим и тяжелым и, следовательно, нефункциональным для пользователя. Кроме того, его механизм и объем приводят к тому, что грязь остается на компонентах и ​​делает невозможным использование экзоскелета пользователем до тех пор, пока каждый компонент не будет очищен, добавил он.

С другой стороны, существуют реабилитационные перчатки, которые обнаруживают мышечные сигналы, хотя они позволяют двигать только тремя пальцами: большим, указательным и средним. Другой системой является пневматический экзоскелет, который представляет проблему, общую с предыдущими вариантами, так как он очень дорог, что делает его недоступным продуктом со сложной технологией и сборкой для пользователя, как предложил Хавьер Эсклапес.