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

Взрывной характер Взрывной характер

«Оппенгеймер»: дебаты о коммунизме, квантовая физика и охота на ведьм

Дилетант
Бояться или нет? 5 книг про искусственный интеллект Бояться или нет? 5 книг про искусственный интеллект

Кто прав и чего нам ждать от инноваций? Пять книг на актуальную тему

Maxim
Алексей Кучеров Алексей Кучеров

История московского бизнесмена, который боролся с уличным пьянством

СНОБ
Исследование: быстрое развитие болезни Альцгеймера вызвано накоплением жира в клетках мозга Исследование: быстрое развитие болезни Альцгеймера вызвано накоплением жира в клетках мозга

Аллель E4 гена APOE, провоцирует накопление жировых капель в клетках мозга

ТехИнсайдер
«Церемония жизни». Рассказ из сборника Саяка Мурата «Церемония жизни». Рассказ из сборника Саяка Мурата

Сборник саркастичных, шокирующих и одновременно нежных историй Саяки Мураты

СНОБ
Как ученые обнаружили «потерянный металл Атлантиды»! Интересная история и тайна прошлого Как ученые обнаружили «потерянный металл Атлантиды»! Интересная история и тайна прошлого

Чем оказались слитки загадочного металла, найденные среди затонувшего корабля

ТехИнсайдер
«Взглянуть страху в глаза»: как работает экспозиционная терапия «Взглянуть страху в глаза»: как работает экспозиционная терапия

Как работает экспозиционная терапия и на каких принципах она основана

Psychologies
Россия «в состоянии крайней слабости» Россия «в состоянии крайней слабости»

Положение «белой России» в 1919 году выглядело крайне уязвимым

Дилетант
Темная сторона ИИ Темная сторона ИИ

Влияние нового вида интеллекта, которое трудно предсказать

Psychologies
Завтра не имеет значения (Ленин в письмах Лидии Дан) Завтра не имеет значения (Ленин в письмах Лидии Дан)

В семье Цедербаум шестеро из восьми детей стали социал-демократами-меньшевиками

Наука
«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
Что будет, если женщина выпьет «Виагру» Что будет, если женщина выпьет «Виагру»

Интересно, а что будет с женщиной, если она примет дозу «Виагры»?

ТехИнсайдер
История графа Дракулы — от лютого воеводы до героя-любовника История графа Дракулы — от лютого воеводы до героя-любовника

Кто такой Дракула, почему интерес к нему не утихает, чем интересен роман Стокера

СНОБ
Тренинг двойной эффективности: почему стоит нанимать женщин после декрета Тренинг двойной эффективности: почему стоит нанимать женщин после декрета

В каком контексте мамы строят карьеру, и почему они ценные сотрудники

Forbes
Аскар Ильясов Аскар Ильясов

Актер Аскар Ильясов переживает экзистенциальный кризис IT-миллионера

Собака.ru
Что такое мнительность и кто такой мнительный человек: объяснение гештальт-терапевта Что такое мнительность и кто такой мнительный человек: объяснение гештальт-терапевта

Что значит — мнительный характер? Почему он вреден для вашей жизни?

Psychologies
«Так и живет большинство»: отрывок из романа о бегстве из невыносимого брака «Так и живет большинство»: отрывок из романа о бегстве из невыносимого брака

Отрывок из романа Антонии Байетт «Вавилонская башня»

Forbes
5 самых странных лотов благотворительных аукционов 5 самых странных лотов благотворительных аукционов

Иногда, чтобы помочь кому-то, нужно продать свои ресницы

Правила жизни
Берегли вещь для особого случая? Используйте ее прямо сейчас! Берегли вещь для особого случая? Используйте ее прямо сейчас!

Выясняем, почему мы не используем то, что приобрели, и как с этим справиться

Psychologies
Кочубеи Кочубеи

На крови Василия Леонтьевича Кочубея возвысился весь его род

Дилетант
Грибы перестают расти Грибы перестают расти

Рынок культивируемых грибов близок к перепроизводству, но есть возможность роста

Монокль
Джонсон и Джонсоны Джонсон и Джонсоны

Как семейный бизнес превратился в крупнейшую финансовую корпорацию

Деньги
Игра сёгунов Игра сёгунов

«Сёгун»: ревизия западного взгляда на феодальную Японию

Weekend
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
Женщины-амазонки, возможно, действительно существовали! Узнайте аргументы эксперта Женщины-амазонки, возможно, действительно существовали! Узнайте аргументы эксперта

При раскопках могил бронзового века обнаружили останки женщин-лучниц

ТехИнсайдер
«Обывательщину на прицел!», или Как в эпоху НЭПа в СССР боролись с мещанством, но не преуспели «Обывательщину на прицел!», или Как в эпоху НЭПа в СССР боролись с мещанством, но не преуспели

Прежде чем рассмотреть мещанина, стоит задаться вопросом: а что же он такое?

Наука
«Любая эмоция – это важно. Потому что искусство – всегда про эмоцию» «Любая эмоция – это важно. Потому что искусство – всегда про эмоцию»

Как собрать выставку-блокбастер в эпоху победивших нейросетей?

Правила жизни
По разным канонам По разным канонам

Фантазия на тему усадьбы с винтажной мебелью и отделкой конца XIX в.

Идеи Вашего Дома
5 ярких мистификаций в истории русской литературы 5 ярких мистификаций в истории русской литературы

В мире русской литературы мистификация занимает особое место

Maxim
Что опытные велосипедисты делают иначе, чем все остальные: 10 полезных навыков Что опытные велосипедисты делают иначе, чем все остальные: 10 полезных навыков

Несколько привычек опытных велосипедистов, делающие поездки легче

ТехИнсайдер
Открыть в приложении