การออกแบบโครงกระดูกภายนอก

ดูแบบจำลองโครงกระดูกภายนอกเจ็ดแบบที่นำเราไปสู่อนาคต

HAL

HAL ของ Cyberdyne (ย่อมาจาก Hybrid Assistive Limb) ได้รับการออกแบบให้เป็นระบบที่สมบูรณ์ เพียงไม่กี่ชื่อเท่านั้น องค์ประกอบของหุ่นยนต์จะต้องโต้ตอบและประสานกับจิตใจของผู้ใช้อย่างเต็มที่

บุคคลที่เคลื่อนไหวในโครงกระดูกภายนอกไม่จำเป็นต้องให้คำสั่งหรือใช้แผงควบคุมใดๆ

HAL จะปรับตามสัญญาณที่สมองส่งไปยังร่างกาย และเริ่มเคลื่อนที่ไปพร้อมกับมันเอง

สัญญาณจะถูกจับโดยเซ็นเซอร์ที่อยู่บนกล้ามเนื้อที่ใหญ่ที่สุด

หัวใจของ Hal ซึ่งวางไว้ในกล่องเล็กๆ บนหลังของเขา จะใช้โปรเซสเซอร์ในตัวเพื่อถอดรหัสและส่งข้อมูลที่ได้รับจากร่างกาย

ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีนี้ ผู้ผลิตรับรองว่าจะมองไม่เห็นความล่าช้าอย่างสมบูรณ์

นอกจากนี้ระบบจะสามารถส่งแรงกระตุ้นกลับไปยังสมองได้ ซึ่งนำไปสู่ความเชื่อที่ไม่ค่อยมีสติสัมปชัญญะว่าการเคลื่อนไหวทั้งหมดของเราจะถูกสะท้อนโดยกลไกของโครงกระดูก

• ผู้ผลิตได้พัฒนารูปแบบต่างๆ ของ HAL:

  สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ - ด้วยเข็มขัดและส่วนรองรับเพิ่มเติมโครงสร้างจะสามารถรองรับผู้ที่มีอัมพฤกษ์ที่ขาได้อย่างอิสระ

• สำหรับการใช้งานส่วนบุคคล - แบบจำลองนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการวางเท้า โดยมุ่งเน้นที่การปรับปรุงการเคลื่อนไหวของผู้สูงอายุหรือผู้ที่กำลังพักฟื้นเป็นหลัก
• สำหรับใช้กับแขนขาเดียว - HAL ขนาดกะทัดรัดซึ่งมีน้ำหนักเพียง 1,5 กก. ไม่มีสิ่งที่แนบมาแบบคงที่และมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงการทำงานของแขนขาที่เลือก ทั้งขาและแขน
• สำหรับการขนถ่ายบริเวณเอว - ตัวเลือกที่ออกแบบมาเพื่อรองรับกล้ามเนื้อที่อยู่ตรงนั้นซึ่งในตอนแรกจะช่วยให้คุณสามารถงอและยกน้ำหนักได้ นอกจากนี้ยังมีเวอร์ชันสำหรับงานพิเศษอีกด้วย

  ชุดอุปกรณ์ที่ดัดแปลงอย่างเหมาะสมสามารถใช้ในการทำงานหนัก เช่นเดียวกับในการบังคับใช้กฎหมายหรือบริการฉุกเฉิน ตัวอย่างเช่น สมาชิกของกองพลน้อยสามารถยกเศษส่วนของผนังของอาคารที่ถล่มลงมาได้

  เป็นมูลค่าเพิ่มว่าหนึ่งในรุ่นที่ทันสมัยที่สุด เช่น Cyberdyne, รุ่น HAL-5 Type-B กลายเป็นโครงกระดูกภายนอกตัวแรกที่ได้รับการรับรองความปลอดภัยระดับโลก

[JAPANESE IRON MAN] ชุดหุ่นยนต์ Cyberdyne HAL

เดินซ้ำ

สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้อนุมัติประเภทแรกสำหรับการขายในสหรัฐอเมริกาเมื่อปีที่แล้ว โครงกระดูกภายนอก สำหรับคนเป็นอัมพาต

รู้จักกันในชื่อ ReWalk System ผู้ที่สูญเสียความสามารถในการใช้ขาจะสามารถยืนและเดินได้อีกครั้ง

ReWalk กลายเป็นที่รู้จักเมื่อ Claire Lomas เดินเส้นทาง London Marathon รุ่นแรกของเธอ

ในการทดสอบนี้ ชายคนหนึ่งชื่อ Robert Wu เพิ่งเป็นอัมพาตตั้งแต่ช่วงเอวลงไป เช่น ReWalk และบนไม้ค้ำ เขาสามารถร่วมกับผู้คนที่เดินผ่านไปมาบนถนนในแมนฮัตตัน

สถาปนิก Wu ได้ทดสอบ ReWalk Personal เวอร์ชันก่อนหน้าแล้ว และแนะนำการปรับเปลี่ยนต่างๆ เพื่อความสะดวกในการใช้งานสูงสุด

ปัจจุบันกับ แปลกใหม่ReWalk ถูกใช้โดยผู้คนหลายสิบคนทั่วโลก แต่งานในโครงการสุดท้ายยังคงดำเนินต่อไป

Wu ยกย่อง ReWalk Personal 6.0 ไม่เพียงแต่ในด้านฟังก์ชันและความสะดวกเท่านั้น แต่ยังใช้งานได้ภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที การดำเนินการเองที่ควบคุมโดยตัวควบคุมข้อมือนั้นง่ายมากเช่นกัน

Argo Medical Technologies บริษัทสัญชาติอิสราเอลซึ่งรับผิดชอบในการสร้าง ReWalk ได้รับอนุญาตให้ขายและแจกจ่ายให้กับแพทย์และผู้ป่วย อย่างไรก็ตามอุปสรรคคือราคา - ปัจจุบัน ReWalk มีราคา 65k ดอลลาร์

ReWalk – ไปอีกครั้ง: เทคโนโลยี Argo Exoskeleton

FORTIS

โครงกระดูกภายนอก FORTIS รับน้ำหนักได้กว่า 16 กก. กำลังได้รับการพัฒนาโดย Lockheed Martin ในปี 2014 ข้อกังวลนี้เริ่มทดสอบเวอร์ชันล่าสุดที่โรงงานในอเมริกา

ผู้เข้าร่วมคนแรกคือพนักงานของโรงงานผลิตเครื่องบินขนส่ง C-130 ในเมืองมารีเอตตา รัฐจอร์เจีย

ด้วยระบบเชื่อมต่อ FORTIS คุณสามารถถ่ายน้ำหนักจากมือของคุณลงสู่พื้นได้ พนักงานใช้แล้วไม่เหนื่อยเหมือนเมื่อก่อนและไม่ต้องพักบ่อยเหมือนเมื่อก่อน

โครงกระดูกภายนอก มีตุ้มน้ำหนักพิเศษอยู่ด้านหลังผู้ใช้ ซึ่งช่วยให้คุณรักษาสมดุลเมื่อบรรทุกของได้

เป็นไปตามที่เขาไม่ต้องการพลังงานและแบตเตอรี่ซึ่งก็สำคัญเช่นกัน ปีที่แล้ว Lockheed Martin ได้รับคำสั่งให้ทดลองส่งอย่างน้อยสองเครื่อง ลูกค้าคือศูนย์วิทยาศาสตร์อุตสาหกรรมแห่งชาติ ซึ่งทำหน้าที่ในนามของกองทัพเรือสหรัฐฯ

การทดสอบจะดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Commercial Technologies for Maintenance ที่ศูนย์ทดสอบของกองทัพเรือสหรัฐฯ เช่นเดียวกับที่ไซต์การใช้งานปลายทางโดยตรง ในท่าเรือและฐานวัสดุ

วัตถุประสงค์ของโครงการคือเพื่อประเมินความเหมาะสม โครงกระดูกภายนอก สำหรับใช้งานโดยช่างเทคนิคและผู้ซื้อของกองทัพเรือสหรัฐฯ ที่ทำงานทุกวันด้วยอุปกรณ์ที่หนักและมักมีผู้คนหนาแน่น หรือผู้ที่ต้องใช้แรงกายมากเกินไปในระหว่างการขนส่งยุทโธปกรณ์และอุปกรณ์ทางทหาร

Lockheed Martin "Fortis" โครงกระดูกภายนอกในการดำเนินการ

Loader

Power Loader ของ Panasonic Activelink เรียกมันว่า "หุ่นยนต์พลัง"

เขาดูเหมือนหลายคน ต้นแบบโครงกระดูกภายนอก จัดแสดงในงานแสดงสินค้าและการนำเสนอเทคโนโลยีอื่นๆ

อย่างไรก็ตามมันแตกต่างจากพวกเขาโดยเฉพาะอย่างยิ่งความจริงที่ว่าในไม่ช้ามันจะสามารถซื้อได้ตามปกติและในปริมาณที่ไม่เสียหาย

Power Loader ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อของมนุษย์ด้วยแอคทูเอเตอร์ 22 ตัว แรงกระตุ้นที่ขับเคลื่อนแอคทูเอเตอร์จะถูกส่งต่อเมื่อผู้ใช้ออกแรง

เซ็นเซอร์ที่วางอยู่ในคันโยกช่วยให้คุณกำหนดได้ไม่เพียงแค่ความดันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเวกเตอร์ของแรงที่ใช้ด้วย ซึ่งเครื่อง "รู้" ว่าจะต้องกระทำไปในทิศทางใด

ขณะนี้กำลังทดสอบรุ่นที่ให้คุณยกได้อย่างอิสระ 50-60 กก. แผนรวมถึง Power Loader ที่มีความจุโหลด 100 กก. นักออกแบบเน้นว่าอุปกรณ์ไม่ได้สวมใส่มากเท่าที่ควร นั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงไม่เรียกตัวเองว่า โครงกระดูกภายนอก.

หุ่นยนต์ Exoskeleton พร้อมกำลังขยาย Power Loader #DigInfo

วอล์คเกอร์

ด้วยเงินทุนจากสหภาพยุโรป ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติได้สร้างเครื่องมือที่ควบคุมจิตใจได้ภายในเวลาทำงานสามปี ซึ่งช่วยให้คนอัมพาตเคลื่อนที่ไปมาได้

อุปกรณ์นี้เรียกว่า MindWalker เป็นเครื่องแรกที่ใช้โดยผู้ป่วย อันโตนิโอ เมลิโย ซึ่งไขสันหลังของเขาได้รับบาดเจ็บจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ ที่โรงพยาบาลซานตา ลูเซีย ในกรุงโรม

เหยื่อสูญเสียความรู้สึกที่ขาของเขา ผู้ใช้ โครงกระดูกภายนอก เขาสวมหมวกที่มีอิเล็กโทรดสิบหกขั้วที่บันทึกสัญญาณสมอง

แพ็คเกจนี้ยังรวมถึงแว่นตาที่มีไฟ LED กะพริบ กระจกแต่ละบานมีชุดไฟ LED กะพริบในอัตราที่แตกต่างกัน

อัตราการกะพริบส่งผลต่อการมองเห็นอุปกรณ์ต่อพ่วงของผู้ใช้ เปลือกนอกท้ายทอยของสมองวิเคราะห์สัญญาณที่เกิดขึ้น หากผู้ป่วยโฟกัสที่ชุด LED ด้านซ้าย โครงกระดูกภายนอก จะถูกกำหนดให้เคลื่อนไหว การจดจ่อกับชุดขวาจะทำให้เครื่องช้าลง

โครงกระดูกภายนอกที่ไม่มีแบตเตอรี่มีน้ำหนักประมาณ 30 กก. ดังนั้นสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้จึงค่อนข้างเบา MindWalker จะดูแลผู้ใหญ่ที่มีน้ำหนักไม่เกิน 100 กิโลกรัมบนเท้าของเขา การทดลองทางคลินิกของอุปกรณ์เริ่มขึ้นในปี 2013 มีการวางแผนว่า MindWalker จะได้รับการพัฒนาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

สำหรับสิ่งนี้

มันควรจะเป็นการสนับสนุนอย่างเต็มที่สำหรับทหารในสนามรบ ชื่อเต็มคือ Human Universal Load Carrier และคำย่อ HULC เกี่ยวข้องกับผู้แข็งแกร่งในหนังสือการ์ตูน มันถูกนำเสนอครั้งแรกที่นิทรรศการ DSEi ในลอนดอนในปี 2009

ประกอบด้วยกระบอกสูบไฮดรอลิกและคอมพิวเตอร์ที่ได้รับการปกป้องจากสิ่งแวดล้อมและไม่ต้องการการระบายความร้อนเพิ่มเติม

โครงกระดูกภายนอกช่วยให้ บรรทุกอุปกรณ์ 90 กก. ด้วยความเร็ว 4 กม./ชม. ที่ระยะทางสูงสุด 20 กม. และวิ่งสูงสุด 7 กม. / ชม.

ต้นแบบที่นำเสนอมีน้ำหนัก 24 กก. ในปี 2011 ประสิทธิภาพของอุปกรณ์นี้ได้รับการทดสอบ และอีกหนึ่งปีต่อมาก็ได้รับการทดสอบในอัฟกานิสถาน

องค์ประกอบโครงสร้างหลักคือขาไททาเนียมที่รองรับการทำงานของกล้ามเนื้อและกระดูก เพิ่มความแข็งแรงเป็นสองเท่า โดยการใช้เซ็นเซอร์ โครงกระดูกภายนอก สามารถเคลื่อนไหวได้เหมือนกับบุคคล ในการขนสิ่งของ คุณสามารถใช้โมดูล LAD (อุปกรณ์ช่วยยก) ซึ่งติดอยู่ที่ด้านหลังของเฟรม และมีส่วนขยายที่มีปลายเปลี่ยนได้เหนือคันโยก

โมดูลนี้ช่วยให้คุณยกสิ่งของได้สูงสุด 70 กก. ทหารสูงตั้งแต่ 1,63 ถึง 1,88 ม. สามารถใช้งานได้ในขณะที่น้ำหนักเปล่าอยู่ที่ 37,2 กก. พร้อมแบตเตอรี่ BB 2590 หกก้อนซึ่งเพียงพอสำหรับการทำงาน 4,5-5 ชั่วโมง (ภายในรัศมี 20 กม.) - อย่างไรก็ตามคาดว่า พวกเขาจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์เชื้อเพลิง Protonex ที่มีอายุการใช้งานสูงสุด 72 ชั่วโมง

HULC มีให้เลือกสามประเภท: การจู่โจม (เกราะป้องกันขีปนาวุธเพิ่มเติมที่มีน้ำหนัก 43 กก.), ลอจิสติกส์ (น้ำหนักบรรทุก 70 กก.) และพื้นฐาน (การลาดตระเวน)

Exoskeleton Lockheed Martin HULC

ทาลอส

ในหมวดหมู่ของสถานประกอบการทางทหาร นี่เป็นอีกก้าวหนึ่งเมื่อเทียบกับ HULC

เมื่อไม่กี่เดือนก่อน กองทัพสหรัฐฯ ได้เรียกร้องให้นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการวิจัย อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ และหน่วยงานของรัฐ ให้ทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์สำหรับทหารในอนาคต ซึ่งจะไม่เพียงแต่มอบความแข็งแกร่งเหนือมนุษย์ที่พัฒนาแล้วให้กับเขาเท่านั้น โครงกระดูกภายนอกแต่ยังมีความสามารถในการมองเห็น รับรู้ และยอมรับในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน

คำสั่งทางทหารใหม่นี้มักเรียกกันว่า "ชุดไอรอนแมน" TALOS (Tactical Assault Light Operator Suit) ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงสุด เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในชุดจะคอยตรวจสอบสภาพแวดล้อมและตัวทหารเอง

โครงไฮดรอลิกควรให้กำลัง และระบบเฝ้าระวังที่คล้ายกับ Google Glass ควรให้การสื่อสารและความชาญฉลาดสำหรับศตวรรษที่ XNUMX ทั้งหมดนี้ควรรวมเข้ากับอาวุธรุ่นใหม่

นอกจากนี้ ชุดเกราะควรให้การป้องกันในสภาวะอันตราย ป้องกันกระสุน ตั้งแต่ปืนกล (แม้แต่ปืนเบา) - ทั้งหมดมีเกราะที่ทำจากวัสดุ "ของเหลว" พิเศษที่ควรจะแข็งตัวทันทีในกรณีที่เกิดการกระแทก สนามแม่เหล็กหรือกระแสไฟฟ้าเพื่อให้การป้องกันกระสุนปืนสูงสุด

กองทัพเองก็หวังว่าการออกแบบดังกล่าวจะเกิดขึ้นจากการวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ซึ่งปัจจุบันได้มีการพัฒนาชุดผ้าที่เปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก

ต้นแบบแรกซึ่งเป็นแบบจำลองที่ค่อนข้างบ่งบอกถึงอนาคต TALOS ถูกนำเสนอในงานนิทรรศการแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกาในเดือนพฤษภาคม 2014 ต้นแบบที่แท้จริงและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นควรสร้างขึ้นในปี 2016-2018