Роботизовані екзокостюми зроблять нас кращими, сильнішими, швидшими, так? Не обов’язково!

Будь то Power Loader з “Чужих” або дивовижні обладунки Залізної людини з коміксів Marvel, наукова фантастика вже давно малює рожеву картину, коли мова йде про можливість носіння костюмів-екзоскелетів. Подібно до модернізованих лицарських обладунків, ці роботизовані екзокостюми обіцяють перетворити звичайних смертних у плоті на доповнених істот зі штучними надможливостями: здатних рухатися швидше, піднімати важче і працювати довше, ніж це зазвичай можливо для людини.

Сьогодні такі екзокостюми вже не обмежуються сторінками коміксів чи фантастичних фільмів Джеймса Кемерона. Військові активно досліджують технологію посилення своїх солдатів у стилі “Edge of Tomorrow”. На будівельних майданчиках екзокостюми використовуються для того, щоб допомогти робітникам виконувати свою роботу з більшою ефективністю і з меншим зносом, який зазвичай супроводжує її. Чорт забирай, екзокостюми-роботи можуть навіть зробити вас кращим лижником. Ви коли-небудь хотіли шматувати схили, як кіборг? Тепер ви можете!

Але такі інструменти можуть виявитися не зовсім тією чарівною кулею, на яку багато хто сподівався. Якщо концепція носіння костюму, який покращує ваші здібності, як у “Людини на шість мільйонів доларів”, звучить занадто добре, щоб бути правдою… що ж, на жаль, це може бути тому, що так воно і є.

Екзокостюми більше не обмежуються сторінками коміксів чи науково-фантастичних фільмів далекого майбутнього.

У новому дослідницькому проекті, здійсненому дослідниками з Інституту дослідження хребта Університету штату Огайо, учасники пройшли випробування комерційно доступного екзоскелета, що складається з механічної руки, прикріпленої до джгута, який використовується робітниками для того, щоб допомогти їм переносити важкі предмети без рук.

Ідея полягає в тому, що це може значно зменшити навантаження на руки робітників. Проте, хоча вдосконалений екзокостюм дійсно досяг цієї мети, він не зміг повністю стерти знос на тілі користувача – натомість він перемістив його на інші частини тіла.

Краще, міцніше, швидше?

“Ми провели біомеханічне дослідження екзоскелету, який спочатку був розроблений, щоб допомогти розвантажити верхню частину тіла, [зокрема] плечі і руки”, – розповів Digital Trends Ерік Вестон, аспірант кафедри інтегрованих систем інженерії штату Огайо. “Що нам було особливо цікаво оцінити, так це потенційний компроміс, який існує з нижньою частиною спини при використанні цього пристрою. Ми побачили, що такий компроміс дійсно існує. Навантаження на диски хребта в нижньому відділі спини при

Хоча збільшення навантаження на спину на 53 відсотки вже досить погано, дослідники виявили, що навантаження на різні м’язи тулуба фактично збільшувалося від 56 до 120 відсотків, коли користувачі носили екзокостюм. Цього, безумовно, повинно бути достатньо, щоб занепокоїти будь-кого, кого попросили надіти екзокостюм для виконання важкої роботи, незалежно від того, в якій галузі вони працюють!

У дослідженні взяли участь 12 випробовуваних, яким було запропоновано імітувати роботу з динамометричним ключем, відносно легким інструментом вагою 10 фунтів, і більш важким ударним гайковертом, вагою близько 30 фунтів. Експеримент проводився в лабораторних умовах з користувачами, які одягали та знімали промисловий екзоскелет.

“Навантаження на диски хребта в нижньому відділі спини збільшилося на 53 відсотки при використанні екзоскелета в порівнянні з тим, якби тестовані завдання виконувалися без втручання”.

“Ми записували, як випробовувані рухалися, як вони активували свої м’язи для виконання завдання, і в кінцевому підсумку використовували біомеханічну модель нижньої частини спини, щоб передбачити сили, які вироблялися м’язами тулуба і навантаження всередині їх хребта, – продовжив Вестон.

“Для нас результати не були особливо несподіваними”, – сказав він, маючи на увазі зміщення – а не усунення – впливу на тіло носіїв. “Хоча піддослідним більше не потрібно підтримувати вагу інструменту верхньою частиною тіла при носінні екзоскелета, цей потенційно важкий інструмент розташований набагато далі від спини, і м’язи спини повинні компенсувати це, виробляючи більше зусилля. Це також створить більше навантаження на хребет”.

Дивовижний потенціал, але потрібно ще попрацювати

Звичайно, це не означає, що екзокостюми не здатні на справді дивовижні подвиги. Деякі з них дозволили людям з частковим паралічем піднятися з інвалідних візків і знову ходити – або навіть змагатися у спорті. Це абсолютно феноменально і не повинно бути недооцінене.

У довгостроковій перспективі технології, що лежать в основі екзокостюмів, без сумніву, будуть і надалі вдосконалюватись з метою створення легших, дешевших, універсальніших і міцніших засобів захисту, здатних допомогти людям у різних видах діяльності.

Але, принаймні зараз, здається, що в деяких табелях успішності можна прочитати “гарна перша спроба” або “треба докласти більше зусиль”.

“Як дослідники, ми часто говоримо про вирішення проблем за допомогою системного підходу – це означає, що вирішення однієї проблеми в рамках системи не повинно створювати іншу проблему в іншому місці”, – зазначив Вестон, пояснюючи уроки, які, як він сподівається, будуть засвоєні виробниками. “Результати цього дослідження підкреслюють необхідність проектування промислових екзоскелетів з урахуванням того, як навантаження можуть бути зміщені або передані при їх використанні. Важливо, щоб екзоскелет дійсно підтримував свого користувача, а не тиснув або тягнув на нього так, щоб він змушений був боротися з ним”.

Іншими співавторами дослідження штату Огайо є Грегорі Кнапік, Міна Алізаде і Сюеке Ванг. Їх дослідницька робота була опублікована в журналі Applied Er

Source: digitaltrends.com