Какими способностями наделяют людей «умные» экзоскелеты

РБКHi-Tech

Сила мысли

Какими способностями наделяют людей «умные» экзоскелеты

Автор: Мария Решетникова

ExoAtlet

Экзоскелеты, которые еще недавно, казалось, существовали лишь в фантастических фильмах, сегодня не только дают человеку силу и выносливость, но и буквально помогают встать на ноги. РБК рассказывает, где и для чего используются робокостюмы и какие перспективы закладывают в эту технику их создатели.

Современные экзоскелеты применяются во многих областях — от медицинской реабилитации до промышленного производства. Этот рынок быстро растет: в 2023 году его глобальный объем с точки зрения выручки оценивался в $0,7 млрд. Судя по докладу, опубликованному на портале MarketsandMarkets, к 2028 году рынок экзоскелетов достигнет $3,7 млрд, увеличиваясь на 38,6% с 2023 по 2028 год.

Растущий спрос на экзоскелеты объясняется несколькими факторами.

Первый и основной фактор — рост числа пожилого населения в мире. В отчете Verified Market Research говорится, что с 2019 по 2050 год доля людей старшего возраста более чем удвоится в Северной Африке и Западной Азии, Центральной и Южной Азии, Латинской Америке и Карибском бассейне, Восточной и Юго-Восточной Азии.

Второй фактор — увеличившееся количество инсультов во всем мире. По данным ВОЗ, за последние 17 лет риск развития заболевания вырос на 50%. В настоящее время каждый четвертый человек рискует перенести его в течение жизни. Экзоскелеты уже используют при реабилитации людей с двигательными нарушениями после перенесенного инсульта. Основатель Microsoft Билл Гейтс уверен, что эти устройства могут изменить жизнь людей с ограниченными возможностями здоровья, позволяя им выполнять основные задачи, такие как еда, питье и даже письмо.

Наконец, рынок экзоскелетов будет расти за счет инноваций. Уже появляются первые решения, которые работают с использованием технологий ИИ. Такие экзоскелеты позволят качественно улучшить жизнь пользователя, предупреждая развитие болезней опорно-двигательного аппарата, повышая выносливость и даже давая «суперспособности».

Hardiman

Что такое экзоскелет

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. «Хардимэн» весил 680 кг, имел восемь шарниров и два захвата, соединенных гидравлической и электронной сетями. Технологи рассчитали, что экзокостюм поможет человеку поднимать груз весом около 110 кг, но в реальных тестах новаторская разработка себя не оправдала. Когда систему приводили в действие, она выполняла хаотичные движения.

В последующие годы в разных странах было создано множество более успешных разработок. Их применяют для решения различных задач.

Для реабилитации

Российская компания ExoAtlet предлагает медицинские экзоскелеты для реабилитации пациентов с травмами ног, заболеваниями опорно-двигательного аппарата или нервной системы, а также после инсультов. Устройства управляются при помощи кнопок, расположенных на костылях, а также от планшета сопровождающего человека и приводятся в движение благодаря сигналам от силомоментных датчиков и электромиограммы — то есть считыванием электрической активности мышц. 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 руб. В рамках программы ExoRehabilitation устройства поставили в десятки российских клиник, а также в учреждения Турции, Казахстана и Португалии. С помощью них смогли восстановиться более 8 тыс. пациентов. Международное подразделение компании уже предлагает версию ExoAtlet II с индивидуальными настройками. Так, она позволяет регулировать движения бедер и выворот стопы при ходьбе.

Экзоскелеты также позволяют облегчить повседневную жизнь пациентам с тяжелыми заболеваниями. Например, корейская Angel Robotics выпускает устройства WalkOn Suit для людей с параличом. Они весят около 30 кг и выдерживают вес до 100 кг. Экзоскелеты обеспечивают сгибание и разгибание суставов ног и скорость ходьбы до 3,2 км/ч или быстрее. С их помощью можно преодолевать препятствия, например ступеньки. В комплекте с WalkOn идет рюкзак, в котором находится аппаратура для отслеживания положения тела в пространстве и управления приводами. Он оснащен сенсорной панелью, которая позволяет индивидуально настраивать параметры ходьбы.

Разработки есть и для детей с ограниченными возможностями здоровья — например, у американской Trexo Robotics. Экзоскелет, который производит компания, имеет функцию индивидуальной регулировки. Это делает Trexo Home 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 тыс. Trexo управляется с планшета. Экзоскелет позволяет регулировать нагрузку на тело, характер походки, скорость движения и имеет функцию активной помощи мышцам.

Для больших нагрузок

В 2021 году российская компания EKZO Solutions начала выпускать модульные экзоскелеты ProEXO, которые защищают спину при тяжелых физических нагрузках. Стоимость комплектов начинается от 57 тыс. руб. Так, комплектация Power предназначена для переноса грузов, а Lite Hand — для долгой работы с весом на поднятых руках, например при выполнении строительно-монтажных задач.

Компания предлагает варианты экзоскелетов для разных профессий, включая курьеров — доставщиков воды. Они могут быть пассивными — для защиты опорно-двигательного аппарата от перегрузок, или активными — со встроенными приводящими моторами, которые берут на себя большую часть физических нагрузок.

Особенно важно защитить работников от перегрузок и травм в индустрии строительства, поэтому многие проекты нацелены именно на этот рынок. Экзоскелеты для строителей помогают снизить мышечное напряжение и повысить их выносливость. Например, 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.

Самая продвинутая версия, ХО, имеет 24 степени свободы и предупреждающие о препятствиях датчики. Она оснащена удобным интерфейсом управления, который отображает различные уведомления. Режим «Свободные руки» позволяет оператору заблокировать руки костюма с грузом на весу, чтобы одновременно выполнять сложные задачи собственными конечностями.

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.

Levitate Technologies

Экзоскелеты с ИИ

На разработку современных экзоскелетов влияют и достижения в области искусственного интеллекта. В январе 2024 года исследовательский центр интеллектуальной робототехники Корейского института науки и технологий (KIST) представил портативный экзоскелет MOONWALK-Omni для облегчения ходьбы и подъемов в гору. Он представляет собой пояс с четырьмя приводами, которые крепятся к бедрам. Приводы улучшают баланс, а также повышают силу ног на 30%. MOONWALK-Omni весит 2 кг, взрослый пользователь может надеть экзоскелет менее чем за 10 секунд без посторонней помощи.

Встроенная технология ИИ анализирует походку в режиме реального времени, регулируя поддержку мышц в различных условиях, включая пологие склоны, неровные каменистые тропы, крутые деревянные лестницы и неровные каменные ступени.

А шанхайский стартап Hypershell представил складной экзоскелет Omega для преодоления больших расстояний и походов по пересеченной местности. Он весит 2 кг и складывается в 6,5-литровый рюкзак. Экзоскелет использует встроенный двигатель мощностью 1 л.с., что позволяет компенсировать вес до 30 кг. Omega поддерживает девять режимов, включая ходьбу, бег, восхождение и езду на велосипеде. При этом «гиперрежим» дает максимальную производительность по нажатию кнопки.

«Умная» система отслеживает движения ног, чтобы моделировать походку за миллисекунды с помощью двух встроенных процессоров. Механизм ИИ также предсказывает следующий шаг путешественника и плавно согласовывает вспомогательные выходные данные, обучаясь и адаптируясь с течением времени для более интуитивной работы.

Существуют экзоскелеты, которые фактически управляются силой мысли. Например, японская Cyberdyne уже предлагает устройство HAL (Hybrid Assistive Limb). Когда перед совершением движения мозг посылает сигналы через нервы к мышцам, то устройство считывает слабые биоэлектрические импульсы с поверхности кожи с помощью электродов. HAL имеет два типа систем управления. Кибернетическая система добровольного управления использует импульсы для выполнения желаемых движений пользователя, а кибернетическая автономная система управления воспроизводит человекоподобные движения, даже если эти сигналы не считываются.

Фото: Fick, Bruce R / Public domain / Wikimedia Commons, ExoAtlet, Levitate Technologies

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Отличной посадки на Титан, «Стрекоза»! Отличной посадки на Титан, «Стрекоза»!

Посадка на другие планеты — дело весьма непростое

Наука
Мадонна Мур Мадонна Мур

Главный редактор Алиса Жидкова встретилась с журналистом Мадонной Мур

Grazia
«Серьезный вызов даже для передовых технологий» «Серьезный вызов даже для передовых технологий»

Что говорят эксперты о перспективах применения биопринтинга в медицине

РБК
Трагедия, о которой никто не знал: Северо-Курильское цунами 1952 года Трагедия, о которой никто не знал: Северо-Курильское цунами 1952 года

Что произошло 5 ноября 1952 года на Курилах?

ТехИнсайдер
Как языковые ИИ-модели добились такого невероятного прогресса всего за десятилетие Как языковые ИИ-модели добились такого невероятного прогресса всего за десятилетие

Что влияет на прогресс языковых ИИ-моделей?

ТехИнсайдер
Разорвавшие шаблон Разорвавшие шаблон

Идеи этих ученых настолько опережали эпоху, что современники считали их чушью

Вокруг света
Как выглядели самые первые в истории президентские выборы в России Как выглядели самые первые в истории президентские выборы в России

Фотографии невероятного для России события — первых демократических выборов

Maxim
Даешь витамины! Даешь витамины!

Каких витаминов чаще всего нам не хватает и как их восполнить

Лиза
Хендмейд-косметика Хендмейд-косметика

Так ли безопасна хендмейд-косметика, как может показаться?

Здоровье
Как включить телевизор без пульта: 3 проверенных способа Как включить телевизор без пульта: 3 проверенных способа

Как включить телевизор без пульта и кнопок несколькими простыми способами

CHIP
«Кропотливый труд швей»: почему именно женщины занимаются монтажом в кино «Кропотливый труд швей»: почему именно женщины занимаются монтажом в кино

Мало кто знает, но именно женщины стоят у истоков монтажа в Голливуде

Forbes
«Заставить женщин рожать больше невозможно»: Екатерина Шульман о демографии «Заставить женщин рожать больше невозможно»: Екатерина Шульман о демографии

Почему нельзя изменить ситуацию, запрещая аборты и принуждая женщин рожать

Forbes
Чек-лист тревожного человека: как понять, что тебе нужна помощь Чек-лист тревожного человека: как понять, что тебе нужна помощь

Как понять, что твоя тревожность уже вышла за рамки нормальной реакции

VOICE
Америка в Зазеркалье. Каким получился «Нежный восток» с Джейкобом Элорди? Америка в Зазеркалье. Каким получился «Нежный восток» с Джейкобом Элорди?

«Нежный восток»: каким получился режиссерский дебют Шона Прайса-Уильямса

Правила жизни
9 трендов в уборке, которые стоит попробовать в этом году: мнение профессиональных клинеров 9 трендов в уборке, которые стоит попробовать в этом году: мнение профессиональных клинеров

Что сейчас считается трендом в области наведения порядка и чистоты в доме?

VOICE
Полезный канцелярский товар: 7 крутых идей, как использовать клей ПВА в быту Полезный канцелярский товар: 7 крутых идей, как использовать клей ПВА в быту

Канцелярский клей предназначен не только для создания школьных поделок

ТехИнсайдер
Кому точно нельзя делать тату и перманентный макияж: твоя главная памятка перед процедурой Кому точно нельзя делать тату и перманентный макияж: твоя главная памятка перед процедурой

Как не допустить, чтобы бьюти-процедура обернулась для тебя серьезными рисками.

VOICE
Новозеландец под присмотром антропологов набил себе татуировки Этци Новозеландец под присмотром антропологов набил себе татуировки Этци

Татуировщик сделал себе татуировки с помощью инструментов и техник древних людей

N+1
Стимуляция вентральных областей соматосенсорной коры привела к отсроченной остановке речи Стимуляция вентральных областей соматосенсорной коры привела к отсроченной остановке речи

Как соматосенсорная кора участвует в планировании речи

N+1
Весенний апгрейд Весенний апгрейд

6 способов обновить интерьер, не потратив ни копейки

Лиза
Золотой маневр Золотой маневр

В лидеры рейтинга из вчерашнего аутсайда

Деньги
Что строили на месте терактов и крупных трагедий в России и мире Что строили на месте терактов и крупных трагедий в России и мире

Что раньше строили на месте крупных трагедий в России и мире

СНОБ
Зуммерам грозит эпидемия близорукости! И вот почему это произойдет: мнение эксперта Зуммерам грозит эпидемия близорукости! И вот почему это произойдет: мнение эксперта

Западный специалист указывает на потенциальную «эпидемию слепоты» среди зуммеров

ТехИнсайдер
Могут ли месячные пропасть или начаться раньше из-за стресса Могут ли месячные пропасть или начаться раньше из-за стресса

Могут ли месячные не прийти или начаться раньше из-за стресса?

Psychologies
Что такое свап двигателя и нужно ли его регистрировать Что такое свап двигателя и нужно ли его регистрировать

Альтернативой капитальному ремонту ДВС может стать свап

РБК
Расклад такой Расклад такой

Пора стереть с собственного лица следы усталости от зимы, морщины и купероз!

Собака.ru
Сплошная экзотика Сплошная экзотика

Как оформить квартиру в модном этническом стиле

Лиза
Острова сокровищ Острова сокровищ

В одном из самых малоизученных мест на планете, живут только ученые и животные

Лиза
Древние сибиряки добыли пемзу более чем в 1000 километрах от места обнаружения Древние сибиряки добыли пемзу более чем в 1000 километрах от места обнаружения

Древние сибиряки собрали куски породы в районе Удоканского вулканического плато

N+1
«Слишком много на себя беру»: как справиться с перегрузкой социальными ролями «Слишком много на себя беру»: как справиться с перегрузкой социальными ролями

Как найти баланс между ожиданиями окружающих и нашим собственным благополучием

Psychologies
Открыть в приложении