Экзоскелеты: обзор механики физической силы настоящего и будущего

Экзоскелеты: обзор механики физической силы настоящего и будущего

Экзоскелеты, используемые крупными производителями, включая «Toyota», «Boeing», «GM» и других, представляют тип носимой технологии. Такая технология помогает снизить нагрузку для работника при выполнении повторяющихся физических задач. Обеспечивая поддержку и снижая нагрузку на организм пользователя, экзоскелеты, как силовые, так и пассивные, повышают способность работать быстро и безопасно, существенно снижая риски получения травм. Чтобы узнать больше относительно экзоскелетов и технологий в целом, рассмотрим несколько разработок.

Экзоскелеты для современной производственно-строительной отрасли

Сразу же следует отметить: помимо защиты и повышения производительности, некоторые экзоскелеты дополнительно содержат датчики, благодаря которым отслеживаются движения пользователей и формируется фактор реакции. Ниже по тексту приведён краткий обзор некоторых из продуктов различных экзоскелетов, уже доступных или планируемых на выход в скором времени.

Экзоскелет #1: «Airframe» продукт «Levitate»

Флагманский продукт «Levitate» под названием «Airframe» представляет механику, снимающую напряжение мышц и суставов верхних конечностей. Кроме того, экзоскелет «Airframe» исключает дискомфорт для профессиональных и квалифицированных работников, которым требуется многократно поднимать руки для выполнения работы строительства или демонтажа.

МЕХАНИЧЕСКАЯ

Экзоскелет "Airframe" - продукт компании "Levitate"
Помощник съёма физического напряжения при выполнении различных хозяйственно-производственных работ. Одна из разработок фирмы «Levitate», успешно продвигаемая на рынке

По словам представителей компании «Levitate», экзоскелет снижает нагрузку до 80%, обеспечивая комфортную эргономическую поддержку в течение всего дня, эффективно снижая мышечную усталость. Инженерами-проектировщиками «Levitate», кстати, недавно выпущена огнестойкая модель экзоскелета «Airframe». Этот вариант продукта предполагается использовать для выполнения работ в условиях открытого пламени:

  • сварка,
  • шлифование,
  • измельчение и т.п.

Сейчас в число пользователей экзоскелетами «Levitate» входят компании:

  • Toyota,
  • BMW,
  • John Deere.

Экзоскелет #2: «Guardian GT» от «Sarcos Robotics»

Робот «Guardian GT», созданный несколько лет назад, безопасно выполняет задачи за считанные минуты. На выполнение поставленных сложных задач машина затрачивает несколько часов. Инженеры фирмы «Sarcos Robotics» утверждают, что крупномасштабный промышленный экзоскелет обеспечивает невиданную ловкость и прочность для оператора.

РОБОТИК

Гусеничный робот "Guardian GT" занимается физической работой
Не совсем однозначно можно сопоставить эту машину с экзоскелетами, тем не менее Guardian GT считается экзоскелетом, учитывая чувствительную связь с оператором

Монтируемая на гибкой базе транспортных средств, способная работать от:

  • аккумуляторов,
  • дизельного топлива,
  • природного газа,

эта система, оснащённая одной или двумя «руками» поднимает и манипулирует грузами весом до 450 кг без особых человеческих усилий.

Использование запатентованной технологии «Sarcos», позволяет оператору экзоскелета ощущать масштабные силы, испытываемые манипуляторами длиной 2 метра. При этом оператор может находиться непосредственно внутри робота или же управлять машиной на расстоянии от нескольких километров.

Экзоскелет #3: «Ironhand» от «Bioservo»

Следующий проект – «Железная рука» от производителя «Bioservo», используется под обычной рабочей перчаткой. Таким образом, экзоскелет «Ironhand» усиливает хватку рабочего и поддерживает потенциальную нехватку выносливости сбором и анализом данных для оцифрованной оценки риска.

ЭКЗОСКЕЛЕТ

Экзоскелет "Ironhand" - женский кулачок, усмиряющий мужчину
Вот таким женским кулачком легко и просто усмиряется любой разбушевавшийся мужик. Экзоскелет «Ironhand» безупречно исполняет тяжёлую физическую работу

Система шведского производителя поставляется наделённой блоком питания рюкзака и датчиками давления. Оба компонента применяются для запуска двигателя «Железной руки», обеспечивая владельца перчатки мощным захватом.

По словам разработчиков, рукоятка для перчаток доступна четырьмя размерностями для левой и правой руки. Экзоскелет  «Ironhand» уже доступен для промышленников США в качестве дистрибьюторской сборки «Rhino».

Экзоскелет #4: «EksoVest» производства «Ekso Bionics»

Разработка «EksoVest» фактически представляет костюм для верхней части тела человека. Этот костюм помогает поднимать и поддерживает руки работника в процессе выполнения различных задач.

СОМАТОСЕНСОР

Экзоскелет "Ekso Vest" обеспечивает лёгкость и удобство сборки
Разработка от «Ekso Bioncs» представляет очень удобный инструментарий для конвейерной сборки автомобилей. Оснащённый таким устройством рабочий демонстрирует небывалую производительность

Диапазон перемещения рук от высоты на уровне груди, до высоты над головой. Обеспечивая лёгкий и низкий профиль, экзоскелет  «EksoVest» видится удобным для применения в любых условиях, придавая свободу движений.

Поддерживается функция регулировки силы подъёма устройства в соответствии с предпочтениями оператора от 2,25 до 6,8 кг на руку. Устройство поставляется двумя конфигурациями:

  1. Стандартная конфигурация под общее пользование.
  2. Настраиваемая конфигурация для конкретного работника.

Розничная цена модели общей конфигурации от $7000 долларов.

Экзоскелет #5: «ZeroG» от компании «Ekso Bionics»

Ещё один проект – «ZeroG», разработанный инженерами «Ekso Bionics», удерживает тяжёлые инструменты на подъемных платформах — ножничных подъёмниках и стандартных строительных лесах. Экзоскелет поддерживает работу с любыми инструментами весом до 20 кг, которые прикрепляются оператором на рабочий рычаг «ZeroG».

HCAFO

Экзоскелет "Zero-G" - физическая мощь в руках человека
Неиссякаемая физическая мощь в руках человека — вот результат применения на практике экзоскелета «Zero G» фирмы «Ekso Bionics» — очередного, кстати, продукта из серии робототехники

Многие инструменты поддерживают крепление с помощью строп. Наиболее распространённые инструменты включают:

  • заклёпки,
  • отбойные молотки,
  • молотки чипирования,
  • перфораторы,
  • ударные гайковерты.

Система «ZeroG» также успешно работает с крупными шлифовальными станками, которые можно легко прикрепить с помощью кольцевого карданного подвеса. Так значительно облегчается выполнение массовых операций шлифования за счёт снижения веса инструмента. Устройство «ZeroG» устанавливается и готовится под эксплуатацию менее чем за одну минуту.

Экзоскелет #6: «Chairless Chair» от фирмы «Noonee»

Швейцарская фирма «Noonee» выпускает так называемый «Стул без стула». По сути,  производители рассматривают собственный продукт «эргоскелетом», учитывая помощь устройства для повышения комфорта работника. В частности, механикой обеспечивается быстрая, лёгкая, гибкая смена положений сидя, стоя, а также процессов ходьбы.

SERGEANT

Экзоскелет "Chairless Chair" - работа сидя на стуле
Устройство «Chairless Chair» в прямом смысле слова позволяет весь рабочий день просидеть на стуле. При этом производительность труда только увеличивается

Устройство способно выдержать максимальную нагрузку до 13 кг, а установка или снятие этого приспособления занимает не больше 60 секунд. Розничная цена на коммерческом рынке для этого продукта стартует от суммы $4200 за комплект.

Система «Chairless Chair» позволяет работникам свободно перемещаться, не создавая никаких помех работе. В то же время устройством эффективно снимаются физические напряжения в разных позах работающей персоны:

  • сгибание тела,
  • приседание на корточки,
  • полулежащее состояние и др.

Этим продуктом активно пользуются многие известные коммерческие структуры, производящие автомобили, в том числе «Audi», «BMW», «Renault».

Экзоскелет # 7: «MAX» от  компании «SuitX»

Систему «MAX» от фирмы «SuitX» следует рассматривать гибким экзоскелетом, который допускает адаптацию под различные задачи на рабочем месте. Это своего рода универсальная система, которая позволяет работникам не перегружать:

  • предплечья,
  • нижнюю часть спины,
  • ноги,

с уменьшенным риском получения травм. При этом «MAX» остаётся достаточно удобной амуницией для ношения в течение всего рабочего дня.

30-50LBS

Экзоскелет "MAX" - универсальное оснащение против физической силы
Устройством экономии физических сил разработку «MAX» характеризовать, пожалуй, недостаточно. Здесь кроются куда более обширные возможности для производственных работ

Экзоскелет MAX (Module Agile eXoskeleton) фактически состоит из трёх разных модулей: Каждый модуль допустимо носить независимо или комбинировать модули в зависимости от необходимости.

Согласно проведённым лабораторным исследованиям, система «MAX» снижает мышечную силу, необходимую для выполнения задач, примерно на 60%. Это весомый вклад для физической работы, поэтому представители структур «Costco», «ВВС США», «Boeing» стремятся внедрить как можно больше такой механики.

Экзоскелет #8: «Guardian XO» от фирмы «Sarcos Robotics»

Очередной продукт «Sarcos Robotics» — система «Guardian XO», находится в настоящее время в стадии разработки. Ожидается, что первые экземпляры техники появятся в продаже в середине 2020 года.

ТРАНСФОРМЕР

Экзоскелет "Guardian XO" - очередная разработка фирмы «Sarcos Robotics»
Продукт, рассчитанный на перспективу — экзоскелет «Guardian XO». Отличительной особенностью этого изделия является фактор полностью автономного питания

Компанией «Sarcos Robotics» по факту представлена первая полностью электрическая роботизированная промышленная экзоскелетная система с полным питанием от аккумулятора. Устройство призвано повысить производительность труда, защитить работников от излишних физических напряжений и получения травм.

Робот «Guardian XO» позволяет рабочим выполнять тяжёлый физический труд, в том числе многократно поднимать и манипулировать массивными неудобными предметами, весом до 100 кг.

Согласно утверждениям разработчиков, система требует минимального обучения оператора, поскольку конструктивно обеспечивается естественное, плавное и интуитивное движение. Система рассчитана на работу до восьми часов без подзарядки АКБ.