Да ли ћемо икада имати егзоскелете Ирон Ман-а?

Фесто егзоскелетна рука

Претећа гримаса, коју су у дивљини размениле звери наоружане до зуба, преточила се међу цивилне људе у топли, али неефикасни осмех - фаустовску погодбу коју преиспитујемо сваки пут кад нас дубоко режање тргне у сумрак. Извештаји из претходнице науке нас тантирају способношћу да повратимо изгубљене моћи вештином машиниста, међутим - када ће ове технологије бити практичне и како ће изгледати?



Ради анализе, корисно је наметнути две контрастне филозофије дизајна многим досадашњим приступима. Врхунски јапански дизајн, оличен у серији ХАЛ-5 из компаније Цибердине, су лагани, окретни биомиметички егзоскелети који се користе за медицинско-протетске примене. Типично се напајају електричним сервомоторима и миоелектрично се контролишу помоћу сигнала које електроде хватају на кожи. С друге стране, омиљени амерички дизајн, као што је КСОС-ИИ компаније Сарцос Раитхеон , су тежи, хидраулички напајани и уређаји контролисани повратним дејством силе усмерени ка потребама војске за дизањем и транспортом. Оба приступа користе зрелу и најсавременију технологију, али мизерно недостају у пружању било чега сличног искуству сличном Гвозденом човеку. Кроз разумевање њихових ограничења и замишљање нових технологија које би могле попунити празнине, могло би се замислити нешто укусније.

Тренутно стање технике

Сарцос егзоскелетСарцос не оглашава своје контролне алгоритме који се користе у КСОС-ИИ, али би се могло закључити о основама. У мировању одело одржава све своје спојеве у равнотежи са оптерећењима која су на њих постављена тако да се не креће мрежа. Ако носилац жели, на пример, да додатно подигне предмет од 100 килограма (45 кг) који је већ држан под руком под углом од 90 степени, они једноставно започну одговарајуће кретање користећи приближну мишићну силу која представља можда 5 или 10% очекиване сила заправо потребна.



С обзиром да није било почетног нето оптерећења сензора силе у одговарајућем зглобу, лако се осећа додавање релативно слабе мишићне силе. Затим се издаје команда за активирање одговарајућег вентила за довод запремине течности погодне за покретање процењеног кретања. Иако је ефикасан, овај метод контроле је релативно спор и не реагује. Употреба једног сензора силе, а можда и апсолутног или инкременталног кодера по зглобу, бледи у поређењу са пуним спектром сензорне енергије пронађеним за одговарајући људски зглоб.



Миоелектрични сензорски систем ХАЛ-5 посебно добро премошћује овај јаз за сервомоторне системе са лаким погоном који раде са нижим односима појачања снаге, али за прву употребу је потребно дуго подешавање и калибрација. При већим односима чврстоће од 10к или више, као што је пронађено у КСОС-ИИ, спољни миоелектричари би били непоуздани и можда чак и опасни, јер би се мале промене променљивих попут импедансе електрода током времена увећавале у велике грешке. Интимније спајање помоћу новије технологије повезивања мозга и кичме несумњиво ће пружити значајна побољшања у оба система.

Егзоскелет Цибердине ХАЛ-5ХАЛ-5 је тако лаган, а његови серво мотори толико мали да му је потребно само напајање из батерије. Да би применио значајан обртни моменат користећи висок преносни однос, ХАЛ-5 користи хармонични погонски зупчаник који има озбиљна ограничења у погледу врсте импулсних оптерећења која се могу испоручити или апсорбовати. Текућа снага попут пнеуматике или хидраулике може потенцијално да испоручи много веће силе без ових брига - али у њиховим садашњим отелотворењима у конверзији снаге уводе се значајне неефикасности. Везица која се повуче и нестане у позадини објављених КСОС-ИИ снимака мами критичко око да замисли праву планину хидрауличких пумпи, хладњака и акумулатора на другом крају. За сада, међутим, Сарцос у моду чаробњака из Оза тражи да „не обраћамо пажњу на човека иза завесе“.

Будућност егзоскелета

Један интригантан концепт заобилажења ограничења конвенционалне хидраулике истражен је недавно на Универзитету Вандербилт. На начин који подсећа на Белл млазни пакет из 1950-их, платинасти катализатор је коришћен за насилну разградњу водоник-пероксида у пару, који би потом могао да се користи за погон цилиндара са флуидима роботске руке. Потенцијал двоструке употребе овог свестраног горива није изгубљен код проницљивијих посматрача, који су замишљали употребу и за лет и за ручну спретност. Конструкција вентила који могу задржати димензије и заптивање при поновљеном одступању температуре, као и опасност и ограничени век трајања горива од пероксида остају проблеми које треба решити.



Други трагови о томе како бисмо могли да изградимо егзоскелетни транспортни систем будућности потичу од модификоване хабања на ноге, хировито назване „ракетне чизме из Русије“. Чизме нису стварне ракете, већ један цилиндар на дизел гориво који се може детонирати у тачном тренутку који је потребан да се појача корак корисника додатном снагом. Иако је са овим уређајима могућа значајна локомоторна предност, далеко већи подстицај могао би се постићи коришћењем једноставних и пасивних уређаја који су познатији под називом Поверисерс. Ове савитљиве додатке најбоље можемо описати као Осцар Олимпијски флексо у стилу Писторијског стила на стероидима. Као што је приказано у видео снимку испод (утишајте звук), скакање и превртање аутомобила може се постићи довољном вежбом. Успешно удруживање уређаја попут ових, коришћењем импулсивне снаге клипа за преднапрезање или модулацију повратне еластичне снаге, можда уз неки облик динамичке контроле напетости, може довести до егзоскелетних система који генеришу мало више узбуђења.

Copyright © Сва Права Задржана | 2007es.com