एक्सोस्केलेटन

यद्यपि एक्सोस्केलेटनको बारेमा हालै धेरै सुनिएको छ, यो पत्ता लगाउँछ कि यो आविष्कारको इतिहास उन्नीसवीं शताब्दीमा फिर्ता जान्छ। यो दशकहरूमा कसरी परिवर्तन भएको छ र यसको विकासमा टर्निङ बिन्दुहरू कस्तो देखिन थाल्यो भनेर पत्ता लगाउनुहोस्। 

1. निकोलाई यज्ञको पेटेन्टबाट चित्रण

1890 - एक्सोस्केलेटन सिर्जना गर्नका लागि पहिलो नवीन विचारहरू 1890 औं शताब्दीको हो। 420179 मा, निकोलस यागनले संयुक्त राज्यमा पेटेन्ट (पेटेन्ट नम्बर US XNUMX ए) "हिड्ने, दौडने र जम्पिङको सुविधाको लागि एक उपकरण" (1)। यो काठबाट बनेको कवच थियो, जसको उद्देश्य धेरै-किलोमिटर मार्चको समयमा योद्धाको गति बढाउनु थियो। इष्टतम समाधानको लागि थप खोजको लागि डिजाइन प्रेरणाको स्रोत बन्यो।

1961 - 60 को दशकमा, जनरल इलेक्ट्रिकले कमेल विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूको समूहसँग मिलेर मानव व्यायामलाई समर्थन गर्ने इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक सूटको निर्माणमा काम सुरु गर्यो। म्यान अगमेन्टेसन प्रोजेक्टमा सेनासँगको सहकार्यले हर्डिम्यानको विकासको नेतृत्व गर्‍यो (2)। परियोजनाको उद्देश्य एक सूट बनाउनु थियो जसले मानिसको प्राकृतिक चालहरूको नक्कल गर्दछ, जसले उसलाई लगभग 700 किलोग्राम तौलका वस्तुहरू उठाउन अनुमति दिन्छ। पोशाकको तौल उस्तै थियो, तर मूर्त वजन मात्र २० किलो थियो।

2. सामान्य इलेक्ट्रिक प्रोटोटाइप गर्मी एक्सचेंजर

परियोजनाको सफलताको बावजुद, यो पत्ता लाग्यो कि यसको उपयोगिता नगण्य थियो, र प्रारम्भिक प्रतिलिपिहरू महँगो हुनेछ। तिनीहरूको सीमित गतिशीलता विकल्पहरू र जटिल पावर प्रणालीले अन्ततः यी उपकरणहरूलाई अनुपयोगी बनायो। परीक्षणको क्रममा, यो बाहिरियो कि Hardiman मात्र 350 किलोग्राम उठाउन सक्छ, र लामो समयसम्म प्रयोग संग खतरनाक, असंबद्ध आन्दोलनहरु को प्रवृत्ति छ। प्रोटोटाइपको थप विकासबाट, केवल एउटा हात छोडियो - यन्त्र लगभग 250 किलोग्राम वजन थियो, तर यो अघिल्लो एक्सोस्केलेटन जस्तै अव्यावहारिक थियो।

१ 70 s० को दशक। "यसको आकार, तौल, अस्थिरता, र पावर समस्याहरूको कारणले गर्दा, हार्डिम्यान कहिल्यै उत्पादनमा गएन, तर औद्योगिक म्यान-मेटले 60 को दशकबाट केही प्रविधि प्रयोग गर्यो। टेक्नोलोजीको अधिकारहरू पश्चिमी अन्तरिक्ष र समुद्री द्वारा किने, जीई इन्जिनियरहरू मध्ये एक द्वारा स्थापित। उत्पादनलाई थप विकसित गरिएको छ र आज ठूलो रोबोटिक हातको रूपमा अवस्थित छ जसले बल प्रतिक्रिया प्रयोग गरेर 4500 किलोग्रामसम्म उठाउन सक्छ, यसलाई इस्पात उद्योगको लागि आदर्श बनाउँछ।

3. सर्बियाको मिहाइलो पपिन इन्स्टिच्युटमा निर्मित एक्सोस्केलेटनहरू।

1972 - प्रारम्भिक सक्रिय एक्सोस्केलेटन र ह्युमनोइड रोबोटहरू सर्बियाको मिहाइलो पपिन इन्स्टिच्युटमा प्रोफेसरको नेतृत्वमा रहेको समूहद्वारा विकसित गरिएको थियो। Miomir Vukobratovich। पहिलो, पैराप्लेजियाबाट पीडित व्यक्तिहरूको पुनर्स्थापनालाई समर्थन गर्न खुट्टाको आन्दोलन प्रणाली विकसित गरिएको छ (3)। सक्रिय एक्सोस्केलेटनहरू विकास गर्दा, संस्थानले मानव चालको विश्लेषण र नियन्त्रणको लागि विधिहरू पनि विकास गर्यो। यी मध्ये केही प्रगतिहरूले आजको उच्च प्रदर्शन मानवीय रोबोटको विकासमा योगदान पुर्‍याएका छन्। 1972 मा, बेलग्रेडको एक आर्थोपेडिक क्लिनिकमा तल्लो भागको पक्षाघातको लागि इलेक्ट्रोनिक प्रोग्रामिंगको साथ एक सक्रिय वायवीय एक्सोस्केलेटनको परीक्षण गरिएको थियो।

1985 "लस अलामोस राष्ट्रिय प्रयोगशालाका एक इन्जिनियरले पिटम्यान भनिने एक एक्सोस्केलेटन निर्माण गर्दैछ, पैदल सेनाका लागि पावर आर्मर। यन्त्रको नियन्त्रण विशेष हेलमेटमा राखिएको खोपडीको सतह स्क्यान गर्ने सेन्सरहरूमा आधारित थियो। समयको प्रविधिको क्षमतालाई ध्यानमा राख्दै, यो निर्माण गर्न धेरै जटिल डिजाइन थियो। सीमितता मुख्य रूपमा कम्प्युटरहरूको अपर्याप्त कम्प्युटिङ पावर थियो। थप रूपमा, मस्तिष्क संकेतहरू प्रशोधन गर्न र तिनीहरूलाई एक्सोस्केलेटन आन्दोलनहरूमा रूपान्तरण गर्न प्राविधिक रूपमा व्यावहारिक रूपमा त्यस समयमा असम्भव थियो।

4. Exoskeleton Lifesuit, Monty Reed द्वारा डिजाइन गरिएको।

1986 - मोन्टी रीड, अमेरिकी सेनाका सिपाही जसले स्काइडाइभिङ गर्दा आफ्नो मेरुदण्ड भाँचिएको थियो, एक जीवित सूट एक्सोस्केलेटन विकास गर्दछ (4)। उनी रोबर्ट हेनलेनको विज्ञान कथा उपन्यास स्टारशिप ट्रोपर्समा मोबाइल इन्फन्ट्री सूटको विवरणबाट प्रेरित थिए, जुन उनले अस्पतालमा निको हुँदा पढेका थिए। यद्यपि, रीडले 2001 सम्म आफ्नो उपकरणमा काम सुरु गरेन। 2005 मा, उनले सियाटल, वाशिंगटनमा सेन्ट प्याट्रिक डे दौडमा प्रोटोटाइप 4,8 उद्धार सूटको परीक्षण गरे। डेभलपरले रोबोट सूटमा हिड्ने गतिको कीर्तिमान स्थापित गरेको दाबी गर्दछ, औसत १४ किमी/घन्टाको गतिमा ४ किलोमिटर कभर गर्दै। प्रोटोटाइप Lifesuit 4 पूर्ण चार्ज गरी 14 किलोमिटर जान सक्षम थियो र 1,6 किलोग्राम उठाउन अनुमति दिइएको थियो।

1990-वर्तमान - HAL exoskeleton को पहिलो प्रोटोटाइप Yoshiyuki Sankai द्वारा प्रस्तावित गरिएको थियो (5), प्रा. Tsukuba विश्वविद्यालय। सन्काईले तीन वर्ष बिताए - 1990 देखि 1993 सम्म - खुट्टाको आन्दोलनलाई नियन्त्रण गर्ने न्यूरोन्सहरू पहिचान गर्न। उपकरणको प्रोटोटाइप गर्न उनलाई र उनको टोलीलाई थप चार वर्ष लाग्यो। तेस्रो HAL प्रोटोटाइप, 22 औं शताब्दीको प्रारम्भमा विकसित, कम्प्युटरमा जडान गरिएको थियो। ब्याट्रीको तौल लगभग 5 किलो थियो, जसले यसलाई धेरै अव्यावहारिक बनायो। यसको विपरित, पछिल्लो मोडेल HAL-10 को तौल मात्र 5 केजी थियो र ब्याट्री र कन्ट्रोल कम्प्युटर प्रयोगकर्ताको कम्मरमा बेरिएको थियो। HAL-XNUMX हाल जापानी कम्पनी साइबरडाइन इंक द्वारा निर्मित चार-अंगको मेडिकल एक्सोस्केलेटन हो (यद्यपि तल्लो-अंग-मात्र संस्करण पनि उपलब्ध छ)। Tsukuba विश्वविद्यालय को सहयोग मा।

5. प्रोफेसर योशियुकी सानकाई एक्सोस्केलेटन मोडेल मध्ये एक प्रस्तुत गर्दछ।

घर भित्र र बाहिर लगभग 2 घण्टा 40 मिनेट काम गर्दछ। भारी वस्तुहरू उठाउन मद्दत गर्दछ। केस भित्र कन्टेनरहरूमा नियन्त्रणहरू र ड्राइभको स्थानले "ब्याकप्याक" बाट छुटकारा पाउन सम्भव बनायो, त्यसैले प्रायः एक्सोस्केलेटनहरूको विशेषता, कहिलेकाहीँ ठूलो कीरा जस्तो देखिन्छ। उच्च रक्तचाप, ओस्टियोपोरोसिस, र कुनै पनि मुटुको अवस्था भएका मानिसहरूले HAL प्रयोग गर्नु अघि चिकित्सकसँग परामर्श गर्नुपर्छ, र विरोधाभासहरूमा पेसमेकर र गर्भावस्था समावेश छ, तर सीमित छैन। HAL FIT कार्यक्रमको एक भागको रूपमा, निर्माताले बिरामी र स्वस्थ व्यक्तिहरू दुवैको लागि एक्सोस्केलेटनको साथ उपचार सत्रहरू प्रयोग गर्ने सम्भावना प्रदान गर्दछ। डिजाइनर HAL ले दाबी गर्दछ कि अपग्रेडको अर्को चरणहरूले पातलो सूट बनाउनमा ध्यान केन्द्रित गर्नेछ जसले प्रयोगकर्तालाई स्वतन्त्र रूपमा हिँड्न र दौडन अनुमति दिन्छ। 

2000 - प्रा. Homayoun Kazeruni र Ekso Bionics मा उनको टोलीले एक विश्वव्यापी मानव कार्गो क्यारियर, वा HULC (6) हाइड्रोलिक ड्राइभको साथ वायरलेस एक्सोस्केलेटन हो। यसको उद्देश्य युद्धरत सिपाहीहरूलाई 90 किमी/घन्टाको अधिकतम गतिमा लामो समयसम्म 16 किलोग्रामसम्मको भार बोक्न मद्दत गर्नु हो। लकहिड मार्टिनसँग इजाजतपत्र सम्झौता भएको फेब्रुअरी 26, 2009 मा AUSA शीतकालीन संगोष्ठीमा यस प्रणालीलाई जनताका लागि अनावरण गरिएको थियो। यस डिजाइनमा प्रयोग हुने प्रमुख सामग्री टाइटेनियम हो, हल्का तौल तर अपेक्षाकृत महँगो सामग्री उच्च मेकानिकल र बल गुणहरू सहित।

एक्सोस्केलेटन सक्शन कपहरूले सुसज्जित छ जसले तपाईंलाई 68 किलोग्राम (उठाउने उपकरण) सम्म तौलका वस्तुहरू बोक्न अनुमति दिन्छ। पावर चार लिथियम-पोलिमर ब्याट्रीहरूबाट आपूर्ति गरिन्छ, जसले 20 घण्टा सम्म इष्टतम लोडमा उपकरणको सामान्य सञ्चालन सुनिश्चित गर्दछ। एक्सोस्केलेटन विभिन्न लडाई अवस्थाहरूमा र विभिन्न भारहरूसँग परीक्षण गरिएको थियो। 2012 को पतनमा सफल प्रयोगहरूको श्रृंखला पछि, उनलाई अफगानिस्तान पठाइयो, जहाँ उनको सशस्त्र द्वन्द्वको समयमा परीक्षण गरिएको थियो। धेरै सकारात्मक समीक्षा बावजुद, परियोजना होल्ड राखिएको थियो। जसरी यो बाहिरियो, डिजाइनले निश्चित आन्दोलनहरू गर्न गाह्रो बनायो र वास्तवमा मांसपेशिहरु मा भार बढ्यो, जसले यसको निर्माणको सामान्य विचारलाई विरोध गर्यो।

2001 - बर्कले लोअर एक्स्ट्रिमिटी एक्सोस्केलेटन (BLEEX) परियोजना, मूल रूपमा सेनाको लागि अभिप्रेरित, चलिरहेको छ। यसको ढाँचा भित्र, व्यावहारिक महत्व को स्वायत्त समाधान को रूप मा आशाजनक परिणाम हासिल गरिएको छ। सबैभन्दा पहिले, एउटा रोबोटिक उपकरण बनाइएको थियो, खुट्टालाई थप बल दिनको लागि तल्लो शरीरमा जोडिएको थियो। उपकरणहरू डिफेन्स एडभान्स्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेन्सी (DARPA) द्वारा वित्त पोषित गरिएको थियो र बर्कले रोबोटिक्स र मानव इन्जिनियरिङ प्रयोगशाला, क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले मेकानिकल इन्जिनियरिङ विभागको एक विभाजन द्वारा विकसित गरिएको थियो। बर्कले एक्सोस्केलेटन प्रणालीले सिपाहीहरूलाई न्यूनतम प्रयासमा ठूला पेलोडहरू बोक्ने क्षमता दिन्छ र कुनै पनि प्रकारको भूभागमा जस्तै खाना, उद्धार उपकरण, प्राथमिक उपचार किटहरू, सञ्चार र हतियारहरू। सैन्य अनुप्रयोगहरूको अतिरिक्त, BLEEX हाल नागरिक परियोजनाहरू विकास गर्दैछ। रोबोटिक्स र मानव ईन्जिनियरिङ् प्रयोगशालाले हाल निम्न समाधानहरूको खोजी गरिरहेको छ: ExoHiker - एक exoskeleton मुख्यतया आरोहण सदस्यहरूका लागि डिजाइन गरिएको हो जहाँ भारी उपकरणहरू ढुवानी गर्न आवश्यक छ, ExoClimber - उच्च पहाडहरू चढ्ने मानिसहरूका लागि उपकरण, चिकित्सा Exoskeleton - अपाङ्गता भएका मानिसहरूका लागि एक exoskeleton। शारीरिक क्षमताहरु। तल्लो अंग गतिशीलता विकार।

8. प्रोटोटाइप Sarcos XOS 2 कार्यमा

पाठ

2010 - XOS 2 देखिन्छ (8) Sarcos बाट XOS exoskeleton को निरन्तरता हो। सबै भन्दा पहिले, नयाँ डिजाइन हल्का र अधिक भरपर्दो भएको छ, तपाईंलाई स्थिर मा 90 किलोग्राम सम्मको भार उठाउन अनुमति दिन्छ। यन्त्र साइबोर्ग जस्तो देखिन्छ। नियन्त्रण तीस एक्चुएटरहरूमा आधारित छ जुन कृत्रिम जोडहरू जस्तै कार्य गर्दछ। एक्सोस्केलेटनले धेरै सेन्सरहरू समावेश गर्दछ जसले कम्प्युटर मार्फत एक्चुएटरहरूमा संकेतहरू पठाउँदछ। यस तरीकाले, सहज र निरन्तर सञ्चालन हुन्छ, र प्रयोगकर्ताले कुनै महत्त्वपूर्ण प्रयास महसुस गर्दैन। XOS वजन 68 किलो छ।

2011-वर्तमान - अमेरिकी खाद्य र औषधि प्रशासन (FDA) ले ReWalk मेडिकल एक्सोस्केलेटन (9)। यो एक प्रणाली हो जसले खुट्टा बलियो बनाउन बल तत्वहरू प्रयोग गर्दछ र पक्षाघात भएका मानिसहरूलाई सीधा उभिन, हिड्न र सीढीहरू चढ्न अनुमति दिन्छ। ब्याकप्याक ब्याट्रीद्वारा ऊर्जा प्रदान गरिन्छ। नियन्त्रण एक साधारण ह्यान्ड-होल्ड रिमोट कन्ट्रोल प्रयोग गरी गरिन्छ जसले प्रयोगकर्ताको चालहरू पत्ता लगाउँदछ र सच्याउँछ। सम्पूर्ण कुरा इजरायलका अमित गोफरद्वारा डिजाइन गरिएको थियो र ReWalk रोबोटिक्स लिमिटेड (मूल रूपमा अर्गो मेडिकल टेक्नोलोजी) ले लगभग PLN 85 मा बेचेको छ। डलर।

9 मानिसहरू ReWalk Exoskeletons मा हिंड्छन्

रिलिजको समयमा, उपकरण दुई संस्करणहरूमा उपलब्ध थियो - ReWalk I र ReWalk P। पहिलो चिकित्सा संस्थाहरूले अनुसन्धान वा चिकित्सकीय उद्देश्यका लागि चिकित्सा पेशेवरको निरीक्षणमा प्रयोग गर्छन्। ReWalk P घर वा सार्वजनिक क्षेत्रहरूमा बिरामीहरूद्वारा व्यक्तिगत प्रयोगको लागि हो। जनवरी 2013 मा, ReWalk पुनर्वास 2.0 को एक अद्यावधिक संस्करण जारी गरिएको थियो। यसले अग्लो व्यक्तिहरूको लागि फिट सुधार गर्यो र नियन्त्रण सफ्टवेयर सुधार गर्यो। ReWalk प्रयोगकर्तालाई बैसाखी प्रयोग गर्न आवश्यक छ। हृदय रोग र हड्डी कमजोरी contraindications रूपमा उल्लेख गरिएको छ। सीमितता पनि वृद्धि हो, 1,6-1,9 मिटर भित्र, र शरीरको वजन 100 किलो सम्म। यो एक मात्र exoskeleton हो जसमा तपाईं कार चलाउन सक्नुहुन्छ।

10. Ex Bionics eLEGS

2012 Ekso Bionics, पहिले बर्कले बायोनिक्स भनेर चिनिन्थ्यो, यसको मेडिकल एक्सोस्केलेटन अनावरण गर्दछ। यो परियोजना दुई वर्ष पहिले eLEGS नामबाट सुरु भएको थियो।10), र पक्षाघातको विभिन्न डिग्री भएका मानिसहरूको पुनर्स्थापनाको लागि उद्देश्य थियो। ReWalk जस्तै, निर्माणमा बैसाखीको प्रयोग आवश्यक छ। ब्याट्री कम्तिमा छ घण्टा प्रयोगको लागि ऊर्जा प्रदान गर्दछ। एक्सो सेटको लागत लगभग 100 हजार छ। डलर। पोल्याण्ड मा, exoskeleton Ekso GT को परियोजना, न्यूरोलोजिकल रोगीहरु संग काम गर्न को लागी एक चिकित्सा उपकरण, ज्ञात छ। यसको डिजाइनले स्ट्रोक, स्पाइनल कर्डमा चोटपटक लागेका, मल्टिपल स्क्लेरोसिस भएका वा गुइलेन-ब्यारे सिन्ड्रोम भएका बिरामीहरू सहित हिड्न अनुमति दिन्छ। बिरामीको डिसफंक्शनको डिग्रीमा निर्भर गर्दै, उपकरणले धेरै फरक मोडहरूमा काम गर्न सक्छ।

2013 - Mindwalker, एक दिमाग-नियन्त्रित exoskeleton परियोजना, यूरोपीय संघ बाट कोष प्राप्त गर्दछ। यो डिजाइन ब्रसेल्सको फ्री युनिभर्सिटी र इटालीको सान्ता लुसिया फाउन्डेसनका वैज्ञानिकहरू बीचको सहकार्यको परिणाम हो। शोधकर्ताहरूले यन्त्रलाई नियन्त्रण गर्न विभिन्न तरिकाहरू परीक्षण गरे - तिनीहरू विश्वास गर्छन् कि मस्तिष्क-न्यूरो-कम्प्यूटर इन्टरफेस (BNCI) ले राम्रो काम गर्दछ, जसले तपाईंलाई विचारहरूद्वारा नियन्त्रण गर्न अनुमति दिन्छ। मस्तिष्क र कम्प्यूटरको बीचमा सिग्नलहरू स्पाइनल कर्डलाई बाइपास गरेर पास हुन्छन्। Mindwalker ले EMG संकेतहरू, अर्थात्, सानो क्षमता (मायोपोटेन्शियल भनिन्छ) लाई रूपान्तरण गर्दछ जुन व्यक्तिको छालाको सतहमा देखा पर्दछ जब मांसपेशीहरूले काम गरिरहेको हुन्छ, इलेक्ट्रोनिक आन्दोलन आदेशहरूमा। एक्सोस्केलेटन एकदम हल्का छ, ब्याट्री बिना मात्र 30 किलोग्राम वजन। यसले 100 किलोग्रामसम्म तौल भएको वयस्कलाई समर्थन गर्नेछ।

2016 - जुरिच, स्विट्जरल्याण्डको ETH प्राविधिक विश्वविद्यालयले सहायक रोबोटहरू प्रयोग गरेर असक्षमता भएका मानिसहरूका लागि पहिलो साइबाथलन खेलकुद प्रतियोगिता आयोजना गर्दछ। एउटा अनुशासन तल्लो चरम पक्षाघात भएका व्यक्तिहरूको लागि अवरोध पाठ्यक्रममा एक्सोस्केलेटन दौड थियो। सीप र प्रविधिको यो प्रदर्शनमा, एक्सोस्केलेटन प्रयोगकर्ताहरूले सोफामा बस्ने र उठ्ने, ढलानमा हिंड्ने, चट्टानहरूमा पाइला चाल्ने (जस्तै उथले पहाडी नदी पार गर्दा), र सीढीहरू चढ्ने जस्ता कार्यहरू गर्नुपर्थ्यो। यो बाहिरियो कि कसैले पनि सबै अभ्यासहरू मास्टर गर्न सक्षम थिएन, र 50-मीटर अवरोध कोर्स पूरा गर्न सबैभन्दा छिटो टोलीहरूलाई 8 मिनेट भन्दा बढी लाग्यो। अर्को घटना एक्सोस्केलेटन टेक्नोलोजीको विकासको सूचकको रूपमा 2020 मा हुनेछ।

2019 - लिम्पस्टन, बेलायतको कमाण्डो ट्रेनिङ सेन्टरमा ग्रीष्मकालीन प्रदर्शनको क्रममा, ग्रेभिटी इंडस्ट्रीजका आविष्कारक र सीईओ रिचर्ड ब्राउनिङले आफ्नो डेडालस मार्क १ एक्सोस्केलेटन जेट सूट देखाए, जसले सेनामा मात्रै होइन, बेलायतीहरूमा पनि ठूलो प्रभाव पारेको थियो। छवटा साना जेट इन्जिनहरू - तीमध्ये दुई पछाडि र दुईवटा प्रत्येक हातमा थप जोडीको रूपमा स्थापित छन् - तपाईंलाई 1 मिटरसम्मको उचाइमा चढ्न अनुमति दिन्छ। अहिलेसम्म, त्यहाँ 600 मिनेटको लागि मात्र पर्याप्त इन्धन छ। उडान...