Pola stoljeća nakon početka rada na području egzoskeleta, prvi uzorci ove opreme spremni su za odlazak na punopravni rad. Lockheed Martin nedavno se pohvalio da njegov projekt HULC (Human Universal Load Carrier Carrier) nije samo testiran na terenu s Pentagonom, već je spreman za serijsku proizvodnju. Egzoskelet HULC sada "diše u leđa" s nekoliko sličnih projekata drugih tvrtki. Ali takvo obilje dizajna nije uvijek bilo.
Zapravo, ideja o stvaranju bilo kojeg uređaja koji bi osoba mogla nositi i značajno poboljšati njegove tjelesne kvalitete pojavila se u prvoj polovici prošlog stoljeća. Međutim, do određenog vremena to je bio samo još jedan pojam pisaca znanstvene fantastike. Razvoj praktički primjenjivog sustava započeo je tek krajem pedesetih godina. General Electric, pod pokroviteljstvom američke vojske, pokrenuo je projekt pod nazivom Hardiman. Tehnički zadatak bio je podebljan: egzoskelet iz GE -a trebao je omogućiti osobi da operira s teretom teškim do tisuću i pol funti (oko 680 kilograma). Da je projekt uspješno dovršen, Hardiman egzoskelet imao bi velike izglede. Dakle, vojska je namjeravala koristiti novu tehnologiju kako bi olakšala rad oružara u zračnim snagama. Osim toga, "u redu" su bili nuklearni znanstvenici, graditelji i predstavnici mnogih drugih industrija. No, ni deset godina nakon početka programa, inženjeri tvrtke General Electric nisu uspjeli prevesti sve što je zamišljeno u metal. Izgrađeno je nekoliko prototipova, uključujući radnu mehaničku ruku. Ogromna kandža Hardymena imala je hidraulički pogon i mogla je podići 750 kilograma tereta (približno 340 kg). Na temelju jedne upotrebljive "rukavice" bilo je moguće stvoriti drugu. No dizajneri su se suočili s drugim problemom. Mehaničke "noge" egzoskeleta nisu htjele raditi ispravno. Hardiman prototip s jednom rukom i dvije potporne noge težio je ispod 750 kilograma, dok je najveći projektni kapacitet bio manji od vlastite težine. Zbog te težine i osobitosti centriranja egzoskeleta, pri podizanju tereta cijela je konstrukcija često počela vibrirati, što je dovelo do prevrtanja nekoliko puta. S gorkom ironijom, autori projekta nazvali su ovaj fenomen „mehaničkim plesom svetog Vida“. Bez obzira na to koliko su se dizajneri tvrtke General Electric borili, nisu se uspjeli nositi s poravnanjem i vibracijama. Na samom početku 70 -ih projekt Hardiman je zatvoren.
Sljedećih godina rad u smjeru egzoskeleta postao je neaktivan. S vremena na vrijeme s njima su se počele baviti razne organizacije, ali gotovo uvijek željeni rezultat nije slijedio. Istodobno, svrha stvaranja egzoskeleta nije uvijek bila njegova vojna uporaba. U 70 -ima su zaposlenici Tehnološkog instituta u Massachusettsu bez velikog uspjeha razvili opremu ove klase, namijenjenu rehabilitaciji osoba s invaliditetom s ozljedama mišićno -koštanog sustava. Nažalost, u to su vrijeme inženjeri također ometali sinkronizaciju različitih dijelova odijela. Valja napomenuti da egzoskeleti imaju niz karakterističnih značajki koje nimalo ne olakšavaju njihovo stvaranje. Dakle, značajno poboljšanje fizičkih sposobnosti ljudskog operatera zahtijeva odgovarajući izvor energije. Potonji pak povećava dimenzije i nosivost cijelog aparata. Druga prepreka leži u interakciji osobe i egzoskeleta. Načelo rada takve opreme je sljedeće: osoba čini bilo koji pokret rukom ili nogom. Posebni senzori povezani s njegovim udovima primaju ovaj signal i prenose odgovarajuću naredbu do pokretačkih elemenata - hidrauličnih ili električnih mehanizama. Istodobno s izdavanjem naredbi, ti isti senzori osiguravaju da kretanje manipulatora odgovara kretanjima operatera. Osim sinkronizacije amplituda kretnji, inženjeri se suočavaju i s problemom mjerenja vremena. Bitno je da svaki mehaničar ima određeno vrijeme reakcije. Stoga ga treba minimizirati u svrhu dovoljne udobnosti u korištenju egzoskeleta. U slučaju malih, kompaktnih egzoskeleta, koji se sada naglašavaju, sinkronizacija kretanja ljudi i strojeva ima poseban prioritet. Budući da kompaktni egzoskelet ne dopušta povećanje potporne površine itd., Mehanika koja se nema vremena kretati s osobom može negativno utjecati na uporabu. Na primjer, nepravovremeno kretanje mehaničke "noge" može dovesti do činjenice da osoba jednostavno izgubi ravnotežu i padne. A ovo je daleko od svih problema. Očito je da ljudska noga ima manje stupnjeva slobode od šake, da ne govorimo o šaci i prstima.
Najnovija povijest vojnih egzoskeleta počela je 2000. Tada je američka agencija DARPA pokrenula početak programa EHPA (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons for povećanja ljudskih performansi). Program EHPA bio je dio većeg projekta Land Warrior za stvaranje izgleda vojnika budućnosti. Međutim, 2007. godine Land Warrior je otkazan, ali je njegov dio egzoskeleta nastavljen. Cilj projekta EHPA bio je stvaranje tzv. potpuni egzoskelet, koji je uključivao pojačala za ljudske ruke i noge. Istodobno, nije bilo potrebno oružje niti rezervacije. Dužnosnici zaduženi za DARPA -u i Pentagon bili su dobro svjesni da trenutačno stanje na području egzoskeleta jednostavno ne dopušta njihovo opremanje dodatnim funkcijama. Stoga, projektni zadatak za program EHPA podrazumijeva samo mogućnost dugotrajnog nošenja vojnika u egzoskeletu tereta teškog oko 100 kilograma i povećanja njegove brzine kretanja.
Sacros i Sveučilište Berkeley (SAD), kao i japanski Cyberdyne Systems izrazili su želju sudjelovati u razvoju nove tehnologije. Prošlo je dvanaest godina od početka programa, a tijekom tog vremena sastav sudionika doživio je neke promjene. Sacros je sada postao dio koncerna Raytheon, a odjel sveučilišta pod nazivom Berkeley Bionics postao je odjel Lockheed Martina. Na ovaj ili onaj način, sada postoje tri prototipa egzoskeleta stvorena u okviru programa EHPA: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL i Raytheon XOS.
Prvi od navedenih egzoskeleta - HULC - ne zadovoljava u potpunosti DARPA zahtjeve. Činjenica je da konstrukcija od 25 kilograma sadrži samo sustav potpore za leđa i mehaničke "noge". Ručna podrška nije implementirana u HULC -u. Istodobno se povećavaju fizičke sposobnosti operatora HULC -a zbog činjenice da se kroz sustav potpore za leđa najveći dio opterećenja na rukama prenosi na elemente sile egzoskeleta i u konačnici "odlazi" u tlo. Zahvaljujući primijenjenom sustavu, vojnik može prenijeti do 90 kilograma tereta i istodobno doživjeti teret koji zadovoljava sve vojne standarde. HULC se napaja litij-ionskom baterijom koja traje do osam sati. U ekonomičnom načinu rada, osoba u egzoskeletu može hodati brzinom od 4-5 kilometara na sat. Maksimalna moguća brzina HULC-a je 17-18 km / h, ali ovaj način rada sustava značajno skraćuje vrijeme rada od jednog punjenja baterije. U budućnosti Lockheed Martin obećava opremiti HULC gorivnim ćelijama čiji će kapacitet biti dovoljan za jedan dan rada. Osim toga, u sljedećim verzijama dizajneri obećavaju "robotske" ruke, što će značajno povećati mogućnosti korisnika egzoskeleta.
Raytheon je do sada predstavio dva donekle slična egzoskeleta s indeksima XOS-1 i XOS-2. Razlikuju se po parametrima težine i veličine te, kao rezultat, po nizu praktičnih karakteristika. Za razliku od HULC -a, obitelj XOS opremljena je sustavom ručnog rasterećenja. Oba ova egzoskeleta mogu podići oko 80-90 kilograma vlastite težine. Znakovito je da dizajn oba XOS -a omogućuje instaliranje različitih manipulatora na mehaničke ruke. Valja napomenuti da XOS-1 i XOS-2 do sada imaju značajnu potrošnju energije. Zbog toga još nisu autonomni i zahtijevaju vanjsko napajanje. U skladu s tim, maksimalna brzina putovanja i trajanje baterije ne dolaze u obzir. No, prema Raytheonu, potreba za kabelskim napajanjem neće biti prepreka za korištenje XOS -a u skladištima ili vojnim bazama gdje postoji odgovarajući izvor električne energije.
Treći uzorak programa EHPA je Cyberdyne HAL. Danas je verzija HAL-5 relevantna. Ovaj egzoskelet donekle je mješavina prva dva. Kao i HULC, može se koristiti neovisno - baterije traju 2,5-3 sata. S obitelji XOS, razvoj Cyberdyne Systemsa ujedinjen je "cjelovitošću" dizajna: uključuje sustave podrške za ruke i noge. Nosivost HAL-5 ne prelazi nekoliko desetaka kilograma. Slična je situacija i sa brzinskim svojstvima ovog razvoja. Činjenica je da se japanski dizajneri nisu usredotočili na vojnu uporabu, već na rehabilitaciju osoba s invaliditetom. Očito, takvim korisnicima jednostavno ne trebaju velike brzine niti nosivost. U skladu s tim, ako je vojska zainteresirana za HAL-5 u sadašnjem stanju, bit će moguće izraditi novi egzoskelet na njegovoj osnovi, izoštren za vojnu uporabu.
Od svih mogućnosti za obećavajuće egzoskelete dostavljane na natječaj EHPA, samo je HULC do sada prošao testiranje zajedno s vojskom. Određene značajke drugih projekata još uvijek ne dopuštaju početak njihovih terenskih ispitivanja. U rujnu će se nekoliko dijelova HULC -a poslati u dijelovima za proučavanje značajki egzoskeleta u stvarnim uvjetima. Ako sve prođe glatko, velika proizvodnja započet će u razdoblju 2014.-15.
U međuvremenu će znanstvenici i dizajneri imati bolje koncepte i dizajne. Najočekivanija inovacija na području egzoskeleta su robotske rukavice. Postojeći manipulatori još nisu prikladni za korištenje alata i sličnih predmeta namijenjenih ručnoj uporabi. Štoviše, stvaranje takvih rukavica povezano je s brojnim poteškoćama. Općenito su slični onima drugih sklopova egzoskeleta, ali u ovom slučaju probleme sinkronizacije pogoršavaju veliki broj mehaničkih elemenata, značajke kretanja ljudske ruke itd. Sljedeći korak u razvoju egzoskeleta bit će stvaranje neuroelektroničkog sučelja. Sada kretanje mehanike kontroliraju senzori i servo pogoni. Inženjerima i znanstvenicima prikladnija je uporaba upravljačkog sustava s elektrodama koje uklanjaju ljudske živčane impulse. Između ostalog, takav će sustav smanjiti vrijeme reakcije mehanizama i, kao rezultat toga, povećati učinkovitost cijelog egzoskeleta.
Što se tiče praktične primjene, u posljednjih pola stoljeća stavovi o njoj se gotovo nisu promijenili. Vojska se i dalje smatra glavnim korisnicima perspektivnih sustava. Oni mogu koristiti egzoskelete za operacije utovara i istovara, pripremu streljiva, a osim toga, u borbenoj situaciji, za poboljšanje sposobnosti boraca. Valja napomenuti da će nosivost egzoskeleta biti korisna ne samo za vojsku. Raširena uporaba tehnologije koja omogućuje osobi da značajno poveća svoje fizičke sposobnosti može promijeniti lice logistike i prijevoza tereta. Na primjer, vrijeme za utovar teretne poluprikolice u nedostatku viličara smanjit će se za desetke posto, što će povećati učinkovitost cijelog transportnog sustava. Konačno, egzoskeleti kontrolirani živcima pomoći će invalidima da podrže ljude da ponovno žive punim životom. Štoviše, velike nade polažu se na neuroelektroničko sučelje: u slučaju ozljeda kralježnice itd. Kod ozljeda signali iz mozga možda neće doprijeti do određenog područja tijela. Ako ih "presretnemo" na oštećeno područje živca i pošaljemo u sustav kontrole egzoskeleta, tada osoba više neće biti vezana za invalidska kolica ili krevet. Dakle, vojni razvoj može ponovno poboljšati živote ne samo vojske. Zasad se, praveći velike planove, sjetite probnog rada egzoskeleta Lockheed Martin HULC, koji će početi tek na jesen. Na temelju njegovih rezultata bit će moguće procijeniti i izglede cijele industrije i interes za nju od potencijalnih korisnika.
