Ваш регион: Санкт-Петербург 01:11 Мск 08.12.2016
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
13.07.2015

Новый робокоп, или как укрепленные экзоскелеты делают рабочего в 10 раз сильнее

Разнообразные роботизированные доспехи и костюмы долгое время были уделом комиксов и научной фантастики. Но вот и в реальном мире промышленность всерьез занялась разработкой эффективного "внешнего скелета". Его задача - увеличить мускульную силу человека, не ограничивая при этом свободу его движений.

Сначала предполагалось, что экзоскелеты станут использовать хирурги, чтобы упростить проведение операций, а их пациенты смогут носить эти устройства для компенсации своих ограниченных вследствие болезни возможностей.

Военные тоже проявили к экзоскелетам закономерный интерес, связанный, прежде всего с возможностью увеличения грузоподъемности солдат, чтобы они могли использовать более тяжелое вооружение.

Но все эти сферы имели ограниченное применение. Где экзоскелеты действительно могли быть массово востребованы, так это на производстве, требующем значительные и регулярные физические усилия. Которые со временем наносят вред физическому здоровью работников.

И "первое место" среди таких сфер деятельности оказалось у строительной индустрии, где, помимо повышения эффективности труда, экзоскелеты могли бы также защитить здоровье строителей.

По данным британской статистики, общие расходы, связанные с лечением травм костно-мышечной системы у работников стройиндустрии оценивается в 1 миллиард 600 миллионов долларов, а большая часть таких работников в возрасте старше 50 лет страдает от хронических болей в спине.

В строительстве так же, как в иных отраслях промышленности, основная причина травм у рабочих - это физическое перенапряжение. Оно приводит к проблемам со здоровьем чаще, чем иные причины.

Сейчас во всем мире разрабатывается несколько проектов экзоскелетов, которые могут выйти на промышленное производство. Тот, о котором постоянно пишут масс-медиа - Робо-помощник (Robo-Mate). Этот проект запущен Евросоюзом, чтобы сохранить на производствах Европы рабочие места.

Прототип такого экзоскелета уже демонстрировали в Штутгартской штаб-квартире Института Фраунхофера (Fraunhofer Institute), активно занимающегося разнообразными технологическими исследованиями.

Европейская версия

Вернер ван де Венн (Wernher van de Venn), координатор проекта и руководитель Института систем мехатроники при Университете Цюриха, сказал в интервью Phys.org: “Наш прототип состоит из модулей для рук, туловища и ног.”

Экзоскелет Ekso Bionics работает без электроники

Рис. 1. Экзоскелет Ekso Bionics работает без электроники

Модули для рук используют специальные моторы, чтобы облегчить перемещение объектов в 10 раз. Это означает, что рабочий будет способен поднимать 200 кг вместо привычных 20 кг.

Поскольку масса груза увеличивается, модуль, предназначенный для туловища, должен как-то укрепить и защищать спину и позвоночный столб работника. А модули для ног должны фиксироваться в определенном положении и создавать что-то вроде сиденья - ведь человек во время работы часто приседает, чтобы поднять тяжелый груз. Таким образом, удается защитить колени - наиболее уязвимую часть человеческого тела.

Ученые из Института Фраунхофера разработали экзоскелет с помощью программного обеспечения, которое моделирует последовательность движений тела при взаимодействии с объектами в соответствующей обстановке.

"До сих пор никому не удавалось заставить действовать человека и экзоскелет как единое целое", - заявила Кармен Константинеску (Carmen Constantinescu), участница проекта Института Фраунхофера.

Несмотря на то, что исследователи излучают оптимизм, демонстрируя результаты своей работы, кое-какие технические вопросы к ним все же имеются. Один из них - какие требования безопасности нужно соблюсти, чтобы с помощью экзоскелета поднимать тяжелые объекты, другой - что нужно сделать, чтобы экзоскелет больше походил на индивидуальное средство защиты, а не на доспехи боевого робота из фильма ужасов.

Экзоскелет для строителей

В настоящее время известны несколько разработок, связанных с применением эзкоскелетов, - большая часть из них реализована для военной сферы и в медицине. Например, устройство американской компании ReWalk Robotics разработано, чтобы помочь передвигаться людям с параличом нижних конечностей. Другой производитель - компания Raytheon - изготовил экзоскелет под названием XOS, который весит 68 кг и позволяет солдатам нести в своих рюкзаках дополнительный груз массой 90 кг.

Японская компания Cyberdyne выпустила гибридные вспомогательные конечности (Hybrid Assistive Limb – HAL). Они похожи на переносного робота и помогают передвигаться людям с нарушениями функции опорно-двигательного аппарата.

Экзоскелетон HAL на одном из пациентов

Рис. 2. Экзоскелет HAL на одном из пациентов

До настоящего момента лишь одно устройство было создано исключительно для строительной индустрии. Как это не удивительно, но его отличительной особенностью является возможность работать без электропитания.

Ekso Works Industrial Exoskeleton - так называется экзоскелет, сделанный американской фирмой Ekso Bionics. В работе он использует систему противовесов, что позволяет надевшему это устройство поднимать тяжелые грузы, как будто они легче пушинки.

Выполненный из углеродного волокна, экзоскелет, при поднятии груза, берет на себя большую часть нагрузки, избавляя от этого одевшего его человека. С точки зрения физики, преодолеть Второй закон Ньютона помогает специальная система противовесов, которая помогает человеку использовать лишь часть требуемых для поднятия и перемещения груза усилий.

Однако, судя по имеющимся отзывам специалистов, экзоскелет все еще требует "обкатки" и вряд ли скоро появится в магазине "Стройтовары" рядом с вашим домом.

Зато когда это произойдет, в комплекте к нему вы наверняка найдете и сменные "умелые руки", специально заточенные под те инструменты, которыми вы чаще всего пользуетесь.

Автор - Дэвид Роджерс (GCR)

  0
  3197
Темы
Актуально
Ванная комната с душевой кабиной - дизайнерские хитрости
01.12 Ванная комната с душевой кабиной - дизайнерские хитрости
И снова тема оптимального обустройства и дизайна ванной комнаты. Как втиснуть в пространство все необходимое, но при это сохранить полезное место для себя самого.
 
  2621
Кухня в подарок - обустраиваем рабочую зону
30.11 Кухня в подарок - обустраиваем рабочую зону
Женский взгляд на удобную кухню, и советы мужчинам, как обустроить ее своими руками, чтобы это не отняло у вас много времени и сил.
 
  2750