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

Финслерова геометрия как теория четырехмерности мира Финслерова геометрия как теория четырехмерности мира

О геометрии Вселенной, сверхсветовых скоростях и египетских пирамидах

Зеркало Мира
Что такое «парижский синдром» и чем он опасен Что такое «парижский синдром» и чем он опасен

Японцы, Париж, неоправданные ожидания… В чем связь? В «парижском синдроме»

Psychologies
Олимпийские инновации 24-26-28 Олимпийские инновации 24-26-28

Какие новые виды спорта мы увидим на Играх в 2024–2028 годах, чем они интересны?

ТехИнсайдер
«Баба с прицепом — кринж»: почему мужчины боятся заводить отношения с женщинами с детьми «Баба с прицепом — кринж»: почему мужчины боятся заводить отношения с женщинами с детьми

Почему мы можем бояться отношений с человеком, у которого уже есть дети?

Psychologies
Синдром тетки Синдром тетки

Когда нудная тетка начинает брать верх над прекраснодушной принцессой

Добрые советы
Парящий гигант Парящий гигант

Могло ли какое-то живое существо стать прототипом летающего гиганта, птицы Рух?

Вокруг света
От ландшафта к дому От ландшафта к дому

Сочетание атмосферы загородного уюта с ощущением свободы

Идеи Вашего Дома
Поработить любовью Поработить любовью

У Анны Слю есть такое правило: везде должна быть создана френдлизона

OK!
Лиза Моряк: «Я была готова побороться за роль Татьяны» Лиза Моряк: «Я была готова побороться за роль Татьяны»

Оператор, который снимал фильм, сказал: «Это одна из лучших ролей Лизы»

Караван историй
2 техники, которые помогут паре договориться о планах на отдых 2 техники, которые помогут паре договориться о планах на отдых

Он хочет на рыбалку, а она — к маме. Как найти общий язык, планируя отдых?

Psychologies
Точка баланса Точка баланса

Интерьер как фон для произведений искусства

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Свидетель народа Свидетель народа

Как историк Василий Суриков оказывался всегда современным

Weekend
«Едем по эскалатору вниз»: как живут родственники людей с инвалидностью «Едем по эскалатору вниз»: как живут родственники людей с инвалидностью

Глаза из сборника «Красные блокноты Кристины» — о хрупкости и уязвимости

Forbes
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
Джонсон и Джонсоны Джонсон и Джонсоны

Как семейный бизнес превратился в крупнейшую финансовую корпорацию

Деньги
Ребенок разумный: выбираем оптимальную стратегию Ребенок разумный: выбираем оптимальную стратегию

Какие сферы жизни и развития ребенка сейчас стали слабым звеном?

Psychologies
Как в африканских странах осваивают криптовалюту и поможет ли это торговле с Россией Как в африканских странах осваивают криптовалюту и поможет ли это торговле с Россией

Какие цифровые инструменты можно использовать для торговли со странами Африки

Forbes
7 романов, основанных на мифах и легендах 7 романов, основанных на мифах и легендах

Книги, в которых мифы и легенды разных народов откроются для вас с новой стороны

Maxim
Эта Барби — продюсер: как Марго Робби создает и поддерживает женское кино Эта Барби — продюсер: как Марго Робби создает и поддерживает женское кино

Как LuckyChap Entertainment спродюсировала «Барби»

Forbes
Как найти идеального партнера для секса? Как найти идеального партнера для секса?

Идеальный секс начинается с вашего мозга, а не с физиологических потребностей

Psychologies
Человек на радиоуправлении Человек на радиоуправлении

Нейроинтерфейсами начали заниматься в российской «Моторике»

ТехИнсайдер
Двум древним китайцам в наказание ампутировали части ног Двум древним китайцам в наказание ампутировали части ног

Китайские ученые раскопали разновременной могильник Сяганьтан

N+1
«Джеймс Уэбб» отыскал самую древнюю спокойную галактику «Джеймс Уэбб» отыскал самую древнюю спокойную галактику

Эта спокойная галактика существовала спустя 700 млн лет после Большого Взрыва

N+1
5 книг о спорте, которые понравятся даже тем, кто ненавидит спорт 5 книг о спорте, которые понравятся даже тем, кто ненавидит спорт

Книги о спорте, которые тронут душу даже самого неспортивного человека

Maxim
«Офонареть» и «до фонаря» — это как? Шокирующая история жаргонных словечек «Офонареть» и «до фонаря» — это как? Шокирующая история жаргонных словечек

Откуда пошли фразы «до фонаря» или «офонареть»?

ТехИнсайдер
Простые способы сохранить зелень свежей в холодильнике Простые способы сохранить зелень свежей в холодильнике

Эффективные способы продлить свежесть зелени

ТехИнсайдер
Сколько посадок самолета выдерживают шины и почему авиакомпании никогда их не покупают Сколько посадок самолета выдерживают шины и почему авиакомпании никогда их не покупают

Как устроены шины для самолетов и почему они так быстро изнашиваются

Maxim
Тупики победоносной войны Тупики победоносной войны

Причин для участия в подпольных движениях у португальских колоний было немного

Дилетант
Как замедлить процесс поседения волос: советы эксперта Как замедлить процесс поседения волос: советы эксперта

Хорошие новости: вы можете замедлить процесс поседения своих волос!

ТехИнсайдер
Когда это закончится? Когда это закончится?

Жителям Польши дольше других пришлось ждать, чем кончится схватка

Дилетант
Открыть в приложении