Gli esoscheletri da combattimento ti consentono di resistere a colossali esercizio fisico, proteggi il combattente dalle schegge e usa anche armi pesanti. Fantastico? Affatto. Tali munizioni appariranno nei prossimi anni. Ti invitiamo a conoscere gli ultimi sviluppi in questo settore.

Ricordate l'equipaggiamento e le munizioni dei ranger spaziali nel film d'azione di fantascienza degli anni '90 del secolo scorso "Starship Troopers"? Fanti impavidi in esoscheletri futuristici, armati di mitragliatrici pesanti, distrussero tutto sul loro cammino, senza pietà per vili insetti e ragni. Fantastico? Niente affatto, tali tute esistono già e stanno per apparire tra le forze speciali di Stati Uniti, Russia e Giappone.

Esoscheletro: come tutto è iniziato

Già a metà del secolo scorso, gli ingegneri progettisti della General Electric, lavorando per le esigenze dell'industria della difesa e della medicina riabilitativa, ebbero un'idea audace: sviluppare un telaio esterno che consentisse all'operatore di trasportare liberamente carichi del peso di 500- 700 chilogrammi. Inoltre i meccanismi di funzionamento ed il sistema di leve dovevano essere azionati da un motore elettrico alimentato da batterie portatili.

Si presumeva che i soldati vestiti con tali esoscheletri sarebbero stati in grado di eseguire missioni di combattimento utilizzando armi pesanti, schierare basi mobili e trasportare rapidamente carichi di grandi dimensioni praticamente senza l'aiuto di attrezzature ausiliarie.

Esoscheletro da combattimento Lockheed Martin HULC

Dopo una serie di fallimenti nel 2012, gli americani hanno presentato un antropomorfo esoscheletro idraulico HULC. Il modello è effettivamente pronto per l'uso in condizioni di combattimento, in ogni caso, nello stesso 2012, diversi kit HULC sarebbero stati inviati nei punti caldi per test attivi.

Gli ultimi modelli HULC sono dotati di un braccio meccanico in grado di maneggiare perfettamente una mitragliatrice pesante da 12,7 mm. A protezione si segnala lo scudo corazzato fissato al telaio in titanio della struttura. La meccanica e la batteria facilitano il trasporto di carichi da 70 kg per 7-8 ore senza ricarica. E tutto questo ad una velocità massima di 18 km/h!

Esoscheletro medico Cyberdyne HAL di Cyberdyne Systems

Uno dei migliori concetti di esoscheletro mai realizzati dagli instancabili giapponesi. Peso totale Il modulo pesa solo 23 kg; in modalità operativa, la struttura può funzionare per 2 ore e 40 minuti senza ricaricare da una batteria agli ioni di litio. Cyberdyne HAL è progettato per aumentare lo sforzo muscolare dell'operatore e può essere utilizzato con successo per assistere gli anziani, riabilitare i feriti o trasportare carichi pesanti durante le operazioni di scarico e carico. I test militari del modello non sono ancora stati segnalati, ma non è escluso uno scenario del genere per l'utilizzo di Cyberdyne HAL nel prossimo futuro.

L'esoscheletro è già in vendita, il suo valore di mercato è di 4.200mila dollari USA.

Esoscheletro "Fighter-21" dell'industria della difesa russa

"Fighter-21" è una risposta nazionale agli sviluppi occidentali di maggior successo di HULC e Cyberdyne HAL. Si prevede che il concetto di questo esoscheletro da combattimento verrà presentato nel 2015. Secondo gli sviluppatori, "Fighter-21" aiuterà ad alleviare il carico muscolare principale del fante e a proteggerlo dalle schegge e dalle armi rigate.

Hai visto film alla Iron Man o Edge of Tomorrow? Ti piacerebbe un vestito del genere o almeno un esoscheletro di fabbricazione russa? Un esoscheletro è un dispositivo meccanico che rappresenta la struttura esterna del corpo umano.
Il dispositivo replica la biomeccanica umana ed è in grado di aumentare la forza di sollevamento, oltre a ripristinare le funzioni perse come camminare. Sì, esistono già esoscheletri in grado di ripristinare la capacità delle persone di camminare.
Nel prossimo futuro gli esoscheletri verranno classificati in ambiti in cui verranno utilizzati:

Sfera militare

I modelli militari più avanzati ci vengono mostrati dalle forze armate statunitensi. Gli esoscheletri sono in grado di sostituire o potenziare le capacità fisiche dei combattenti e costituiranno un grande vantaggio nella lotta contro il nemico.

Campo medico

Esoscheletri creati per persone con problemi muscoloscheletrici. Queste modifiche possono aiutare le persone che hanno perso la capacità di camminare a causa di una lesione del midollo spinale o che hanno subito un ictus.

Video sul prototipo ExoAtlet:

Area di lavoro

I dati di esempio aiuteranno i lavoratori a eseguire operazioni che richiedono il trasferimento oggetti pesanti Ti compenserò anche trovando un lavoro durante la giornata lavorativa.
Fino ad ora, il problema principale dell’esoscheletro era la forza sproporzionata che il campione possedeva. Qualsiasi azione di una persona in costume comportava un intenso movimento dello scheletro, che non consentiva di svolgere piccoli "lavori".
Un altro problema era il peso elevato della tuta.
Anche gli sviluppatori russi hanno presentato un prototipo al mondo nel 2016. Il progetto si chiama ExoAtlet. Un gruppo di scienziati e ingegneri ha sviluppato questo prototipo per il campo medico. Con il suo aiuto, un team di scienziati aiuterà le persone a sottoporsi alla riabilitazione e all'adattamento a causa di disfunzioni degli arti inferiori. Ultima versione si chiama “ExoAtlet Albert”.

Esoscheletro americano “Talos”

L'esercito americano sta adottando la tuta corazzata TALOS, (l'abbreviazione sta per Tactical Assault Light Operator Suit), che migliorerà la sicurezza e aumenterà il potenziale di combattimento di un combattente. Gli americani hanno puntato sulla superiorità qualitativa, migliorando il potenziale umano attraverso i robot. La SOCOM sta lavorando al prototipo insieme a un centinaio di aziende, 16 agenzie governative, 13 università e una dozzina di laboratori.
L'esoscheletro è costituito da una composizione ceramica liquida che, quando viene sparata contro la tuta, rigenera la “ferita” ricoprendola con un nuovo guscio. Il professor Gareth McKinley ha affermato che il telaio esterno fornirà una robustezza eccezionale (attualmente il peso dell'attrezzatura Soldato americanoè di 34 kg), aumentano la mobilità e la velocità dell'individuo. Un modulo integrato unico, chiamato Q-Warrioir, aiuterà i combattenti a vedere l'immagine della battaglia in qualsiasi condizione di combattimento senza rimuovere il casco.

Foto e video della tuta

I soldati dell'Esercito della Terra Unita del film d'azione di fantascienza "Edge of Tomorrow", vestiti con terrificanti esoscheletri da combattimento, potrebbero presto lasciare il grande schermo e tornare alla vita di tutti i giorni. Più precisamente, nelle guerre reali.

L'eroe di questo film di successo, il maggiore americano Cage interpretato da Tom Cruise, combatte contro i mostri di una razza aliena in una spettacolare cornice robotica, come se fosse copiata da popolari anime e fumetti di fantascienza. Tuttavia, come promesso dall'esercito, nei prossimi cinque-dieci anni le forze armate di Russia, Stati Uniti, paesi europei, Giappone e Cina potrebbero avere a loro disposizione un'intera linea di esoscheletri militari di questo tipo: dispositivi futuristici che renderanno i soldati più potenti. instancabile e invulnerabile.

Le possibilità delle tute robotiche, secondo i loro sviluppatori, in futuro saranno quasi illimitate. Per cominciare, si prevede che i soldati del prossimo futuro che indossano esoscheletri saranno in grado di sollevare pesi fino a 450 kg e trasportare carichi (comprese armi pesanti) fino a un quintale per diverse ore durante una marcia di venti chilometri con un velocità media superiore a 7 km/h e con possibilità di accelerazione breve di 4 volte. E inoltre: salta oltre ostacoli alti e lunghi diversi metri, resisti agli attacchi di armi chimiche e biologiche, radiazioni, altre radiazioni forti e alte temperature.

Ogni telaio miracoloso sarà dotato di un computer integrato, un display e un casco protettivo con vista a 360 gradi, e uno speciale sistema di fissaggio consentirà l'installazione di un'armatura sull'esoscheletro, che proteggerà una persona dai frammenti di bombe e proiettili, proiettili e colpi laser. Se lo si desidera, sarà possibile attaccare a questa struttura qualsiasi altra unità e dispositivo, inclusi missili e mitragliatrici pesanti.

In futuro, l’esoscheletro militare diventerà una simbiosi tra una tuta protettiva robotica, una tuta spaziale da astronauta e un arsenale ambulante. Oltre ad altre missioni di combattimento, queste “tute” possono essere utilizzate per operazioni di combattimento in ambienti urbani; dove sono necessarie una grande quantità di munizioni, una potente forza distruttiva e una protezione dell'armatura "seria"; nelle operazioni di ricognizione e sabotaggio dietro le linee nemiche - e in generale ovunque dove un normale soldato non può sopravvivere. Il sistema di sensori monitorerà lo stato di salute del soldato, oltre a fornirgli il primo soccorso in caso di ferite e infortuni.

Ma questo non basta. I progettisti militari stanno già creando esoscheletri per operazioni di combattimento non solo sulla terra, ma anche sull'acqua. E gli sviluppatori ripongono particolari speranze in un esoscheletro con due microturbine a reazione e un set di ali, che controllano quali soldati saranno in grado di volare a velocità superiori a 100 km/h, planare nell'aria e librarsi a diverse migliaia di metri di altitudine. .

Come apparirà tutto questo nella vita reale può essere visto non solo in "Edge of Tomorrow", ma anche in molti altri film d'azione di fantascienza: "Avatar", "Starship Troopers", "District N 9", ecc. Sebbene il colonnello Quaritch di Avatar, in senso stretto, non controlli un esoscheletro, ma un "mech" - un "carro armato ambulante", un veicolo da combattimento pilotato da una cabina di pilotaggio situata nel busto o nella testa di un enorme meccanismo. E la coraggiosa Ellen Ripley nel finale di “Aliens” combatte la regina dei mostri all’interno di un caricatore ambulante (cosa non è un proto-esoscheletro?)

Nel 1959, lo scrittore di fantascienza americano Robert Heinlein pubblicò il romanzo "Starship Troopers", poi filmato da Paul Verhoeven, in cui fu descritta per la prima volta una tuta spaziale corazzata, in cui gli "Star Rangers" potevano correre, saltare e volare usando motori a razzo. E gli antenati cinematografici più famosi del soldato nell'esoscheletro sono stati Iron Man e l'instancabile Hulk dei fumetti Marvel.

Nel giro di due anni dalla comparsa dei fumetti di Iron Man, nel 1961, l’esercito americano iniziò a sviluppare un’uniforme meccanica per il “tank man”. Il principio classico adottato allora dagli sviluppatori è riprodotto oggi: l'esoscheletro traccia i movimenti dell'utente e, amplificandoli più volte, li ripete utilizzando i servo integrati. I sensori sensibili della supertuta registrano le contrazioni muscolari e trasmettono segnali ai motori elettrici, che, a loro volta, aumentano la forza degli arti di una persona, mentre computer e sensori forniscono equilibrio e orientamento all'intera struttura. Allo stesso tempo, sebbene i motori rispondano abbastanza rapidamente ai segnali in arrivo, una persona nell'esoscheletro avverte ancora un notevole ritardo nei movimenti.

Alla fine degli anni 2000, il Giappone ha creato un esoscheletro guidato da segnali elettrici attraverso sensori attaccati alla pelle, piuttosto che da contrazioni muscolari. E in futuro, come promettono gli stessi giapponesi, gli esoscheletri saranno controllati dal pensiero.

Nel 2013, nell'ambito della Giornata dell'innovazione del Ministero della Difesa della Federazione Russa a Mosca, una delle unità del progetto ExoAtlet ha presentato il primo campione funzionante di una supertuta, adattata per le squadre d'assalto e progettata per alleviare il carico dei soldati quando si porta uno scudo d'assalto. La maggior parte Il peso dello scudo - 35 kg - poggiava sulla struttura dell'esoscheletro, dotata di un dispositivo per fissare e rimuovere rapidamente lo scudo, molto importante durante le operazioni di combattimento. Allo stesso tempo, il soldato delle forze speciali aveva le mani libere per combattere o, per esempio, liberare il territorio.

L'equipaggiamento da combattimento del futuro differirà in modo significativo anche dai complessi esistenti di equipaggiamento da combattimento individuale. Il set di attrezzature “Ratnik”, che ha confermato con successo tutte le soluzioni tecnologiche implementate in Siria. Difesa da combattimento Le generazioni di equipaggiamento da combattimento sono molto relative. Gli esperti dicono che convenzioni come le designazioni sono importanti per comprendere le differenze tra i set di combattimento, ma la cosa principale per un soldato a questo riguardo rimarrà sempre il completamento con successo del compito assegnato e la conservazione della propria vita e salute. Solo a prima vista il "Ratnik", entrato nel servizio militare sperimentale, può essere caratterizzato dal termine generale "equipaggiamento". In termini di struttura e numero di elementi, è piuttosto un complesso di protezione, equipaggiamento e allo stesso tempo un dispositivo di comunicazione e designazione del bersaglio.

Ci sono cinque elementi chiave nel kit "Warrior": un sistema di distruzione - armi e munizioni, un sistema di protezione - giubbotti antiproiettile e giubbotti antiproiettile, un sistema di supporto vitale - equipaggiamento speciale, un'uniforme realizzata con materiali speciali difficili da danneggiare, nonché un sistema di comunicazione, controllo e designazione dei bersagli. Vale la pena menzionare separatamente la protezione dell'armatura personale in caso di KBE "Warrior", poiché è grazie a loro che un soldato o un ufficiale di qualsiasi unità può svolgere i compiti assegnati con la massima sicurezza. possibile. La modularità del sistema garantisce la cosa principale: la versatilità dell'applicazione. Gli elementi intercambiabili della protezione dell'armatura in ceramica possono essere riorganizzati in diversi set di equipaggiamento. Per ogni tipo di forza militare, è stato pensato, progettato e creato il proprio set di equipaggiamento da combattimento tenendo conto di tutte le caratteristiche. Pertanto, i fucili motorizzati e le unità di fanteria ricevettero il proprio "Ratnik" e le forze speciali ricevettero il proprio. Anche per il resto del personale militare che indossa il Ratnik è stata pensata una protezione dai piccoli frammenti che volano a una velocità di 500 m/sec: sia le petroliere che gli ufficiali da ricognizione hanno lo stesso livello di protezione. Solo i kit per i genieri sono particolarmente protetti, ma questa soluzione ha una spiegazione abbastanza semplice: i compiti di questi specialisti richiedono non solo abilità speciali, ma anche attrezzature speciali.

Sebbene i test del Ratnik CBE siano stati effettuati in conformità con tutte le regole e le leggi della scienza militare, molti specialisti sono da tempo interessati alla reale efficacia dei dispositivi di protezione. I dati tanto attesi saranno annunciati nella conferenza stampa del forum Army-2017 Amministratore delegato TsNIITochmash Dmitry Semizorov. Secondo Semizorov, anche nei guai, non è stata registrata una sola penetrazione di elementi corazzati. La conclusione è che ciò significa che gli specialisti che trasportavano il Ratnik in Siria completeranno con calma le loro missioni di combattimento e torneranno a casa. È importante capire che la protezione dai proiettili e dalle schegge dei fucili non si ottiene con un po’ di sangue. Nel caso della maggior parte dei giubbotti antiproiettile domestici ed esteri, l'uso del SIBZ (protezione personale) era accompagnato da un carico di diversi chilogrammi sul corpo umano. Alcuni di questi giubbotti antiproiettile, che garantiscono sicurezza solo nella terza classe di protezione, pesavano dieci o addirittura 15 kg. Il giubbotto antiproiettile 6b45 del Ratnik KBE, senza pannelli corazzati aggiuntivi, protegge l'operatore nella classe 5A e pesa solo otto chilogrammi. Se si desidera rendere l'armatura più potente, l'operatore potrà utilizzare lo stesso design modulare e le piastre dell'armatura di un'armatura più protetta, ad esempio B643 con classe di protezione 6A. Controllore dell'attacco aereo Separatamente, gli ufficiali dell'intelligence militare hanno notato il sistema di comunicazione e controllo di Strelets, che fa parte del Ratnik KBE. Non è un caso che le forze di terra e le unità delle forze speciali siano state le prime a riceverli. La caratteristica principale dell'elettronica KRUS "Strelets" e delle apparecchiature di sorveglianza e designazione dei bersagli è la capacità di trasmettere rapidamente le coordinate da un osservatore agli aerei d'attacco. Gli specialisti russi hanno effettuato il debug del processo “mark-and-destroy” in Siria con grande successo. La capacità di inviare dati con immagini dell'area è stata in gran parte fornita dai dispositivi multifunzione PDU-4, che, in sostanza, sono una sorta di multiutensile militare, che combina binocolo, telemetro laser e una fotocamera portatile.

L'alta qualità dei dati trasmessi consente di fare la cosa principale: ridurre i tempi di ricezione/trasmissione e conferma dell'obiettivo, e quindi accelerarne la distruzione. I controllori degli aerei dotati di tali dispositivi, secondo gli ufficiali che hanno familiarità con il sistema, possono solo osservare l'inizio dell'attacco agli oggetti contrassegnati e quindi, dopo un po' di tempo, inviare la conferma fotografica dei colpi al quartier generale. Anche i tablet di comando, dai quali gli ufficiali possono controllare un'unità, sono protetti da quasi tutti i problemi che possono verificarsi in condizioni di combattimento. I computer elettronici sono protetti secondo lo standard IP68. La prima cifra di questo indice significa che il dispositivo è resistente alla polvere e allo sporco, la seconda che può funzionare correttamente anche a una profondità massima di un metro. Tuttavia, gli ufficiali delle unità che hanno utilizzato i tablet elettronici non solo per contrassegnare le mappe elettroniche affermano che il dispositivo elettronico è molto più resistente alle influenze esterne di quanto si creda comunemente “Se parliamo di funzionamento in condizioni tutt'altro che confortevoli, allora lo è vale la pena dire che i dispositivi possono resistere non solo a forti piogge e basse temperature, ma funzionano correttamente anche in condizioni di forte caldo. La parola “grave” significa temperature di +40 gradi all’ombra”, hanno detto gli agenti.

Separatamente, gli ufficiali delle forze speciali notano anche il sistema di identificazione "amico o nemico", che allarma l'operatore e attira l'attenzione con un allarme ogni volta che un oggetto non identificato appare nel settore designato. "Guerriero" del futuro Nonostante il successo uso in combattimento KBE "Warrior", ci sono notevoli prospettive di crescita nel quadro della ricerca e sviluppo specializzata. Il capo del TsNIITochmash Dmitry Semizorov, al forum Army-2017, ha affermato che sono in corso lavori per modellare l'aspetto dell'equipaggiamento del futuro, il Ratnik-3 CBE. Nonostante gli specialisti di TsNIITochmash intendano completare lo studio di questo problema entro la fine del 2017, gli esperti stanno già parlando di alcuni cambiamenti imminenti. Secondo gli esperti, il lavoro nell'ambito dello sviluppo del Ratnik-3 sarà inevitabilmente portato avanti con l'accento sulla riduzione degli elementi base di tutta l'elettronica indossabile, con la possibilità di massimizzarne l'efficienza. L'elmetto corazzato presentato dagli sviluppatori al forum Army 2017 merita una menzione speciale in questa materia. Naturalmente, questo è solo un concetto, ma è già chiaro che la maggior parte dei dispositivi di avvistamento e navigazione passerà dalla categoria dell'elettronica indossabile a quella integrata. . A giudicare dal campione presentato al forum Army-2017, i sistemi di trasporto del kit hanno già subito una revisione significativa. Probabilmente per trasportare armi pesanti come quelle anticarro sistemi missilistici o altri dispositivi e carichi. L’esoscheletro, secondo alcune stime, triplicherà il peso delle apparecchiature indossabili.

Lo sviluppatore non dice nulla sulle classi di protezione dei pannelli corazzati, ma il direttore di TsNIItochmash, Dmitry Semizorov, ha già rivelato alcuni dettagli riguardanti il ​​nuovo elmetto corazzato. Secondo Semizorov, il casco avrà un sistema integrato di mira, controllo e comunicazione. Inoltre, potrà riconoscere gli oggetti sul campo di battaglia nel sistema “amico o nemico”. L'elmetto sarà in grado di valutare le condizioni fisiche di un combattente, oltre a svolgere le funzioni di una maschera antigas e proteggerlo dagli attacchi chimici e batteriologici. Il corpo dell'elmetto corazzato sarà realizzato con un design modulare con nuovi materiali. La tuta, a sua volta, fornirà protezione per l’intera superficie del corpo del soldato. Comprenderà elementi di un sistema per fornire assistenza medica alle ferite, valutare lo stato fisiologico e fornire rinforzo balistico modulare nelle aree di proiezione degli organi vitali. La tuta, che verrà utilizzata durante le operazioni d'assalto, riceverà un'armatura completa, ha aggiunto Semizorov.

Tra 10-15 anni, quando il lavoro di progettazione e sviluppo del Ratnik-3 passerà agevolmente dagli schizzi ai prototipi e quindi ai prodotti di produzione, diventerà chiaro quanto cambierà l'aspetto del soldato russo del futuro. Probabilmente, a quel punto, tutti i mezzi di comunicazione, navigazione e trasmissione dei dati si trasformeranno in un unico dispositivo e l'armatura circolare della tuta stessa consentirà ai combattenti di agire nel modo più efficiente possibile.

Strappa l'aria alla velocità del suono e corri verso l'orizzonte, con le braccia tese lungo i fianchi tuta di ferro. In un batter d'occhio ti ritroverai ovunque nel mondo senza dover rimanere intrappolato nel traffico. Volare senza ali senza essere a bordo di un aereo o qualcosa di più potente. Chi non ha voluto essere nei panni di Tony Stark nei suoi momenti migliori (nei panni di Iron Man, ovviamente) mi lanci una pietra. In parte, questi sogni potranno essere realizzati da un esoscheletro, un dispositivo che può aumentare le capacità di una persona (principalmente fisica, forza muscolare) grazie alla struttura esterna. In questo materiale ti diremo cos'è questo dispositivo, quali sviluppi esistono già e come si svilupperanno le tecnologie in futuro.

Da elastipato a “iron man”

La scienza e la tecnologia rappresentano, senza esagerare, la più feroce gara dell'ingegno tra l'uomo e la natura. Nel corso di tutta la sua storia, l’uomo ha cercato di rimodellare il mondo che lo circonda per adattarlo alle sue esigenze. Da qualche parte ci riesce, spesso non senza danni alla natura. Devi guardarla da qualche parte. E mentre la maggior parte degli invertebrati ha uno scheletro esterno in una forma o nell'altra, gli esseri umani no. Ma non c'erano le ali? Al giorno d'oggi per esoscheletro si intende una tuta meccanica o parte di essa alta fino a 2-2,5 metri. Poi arrivano i "mobile suit", i mech e altri robot umanoidi giganti. Come molte altre cose nella nostra vita, gli esoscheletri stanno gradualmente attraversando il confine tra sogni sfrenati e vita quotidiana. Originariamente solo idee, concetti, miti e leggende della fantascienza, oggi quasi ogni settimana compaiono nuove versioni di esoscheletri. Il primo inventore dell'esoscheletro è considerato l'“ingegnere meccanico” russo Nikolai Ferdinandovich Yagn, che registrò numerosi brevetti su questo argomento già negli anni Novanta dell'Ottocento. Visse in America, dove, infatti, brevettò i suoi miracoli, li mostrò alle mostre e al ritorno in patria li reinventò. Il suo esoscheletro avrebbe dovuto rendere più facile per il soldato camminare, correre e saltare. Già allora il genio russo aveva previsto la potenziale potenza militare di tali dispositivi.

NIKOLAI Ferdinandovich YAGN Oltre all'esoscheletro, Yagn ha sviluppato tende di raffreddamento, un motore idraulico, un'elica oscillante, uno sterilizzatore per samovar e altri dispositivi

Hardiman

Non neghiamo che gli scrittori di fantascienza abbiano dato un contributo gigantesco e immenso allo sviluppo degli esoscheletri. Nel 1959, dopo l’acclamato romanzo di Robert Heinlein “Starship Troopers”, divenne chiaro a tutti che le tute a telaio esterno erano il futuro delle operazioni militari e altro ancora. E andiamo via. Il primo esoscheletro fu creato dalla General Electric con il sostegno del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti negli anni '60. Hardiman pesava 680 chilogrammi e poteva sollevare carichi fino a 110 chilogrammi. Nonostante tutte le sue gigantesche ambizioni - e volevano usarlo sott'acqua, e nello spazio, e trasportare testate e barre nucleari - non si è mostrato nel migliore dei modi. Si sono opportunamente dimenticati di lui.

Il dispositivo “pedomotore”, che ricorda vagamente gli esoscheletri, fu inventato dall’inventore Leslie S. Kelly, sviluppato nel 1917

Nove anni dopo, Miomir Vukobratovic di Belgrado, Jugoslavia, mostrò il primo esoscheletro motorizzato, il cui scopo era quello di dare alle persone con paraplegia la capacità di camminare. Il dispositivo era basato su un azionamento pneumatico. Gli scienziati sovietici dell'Istituto Centrale di Traumatologia e Ortopedia intitolato a N. N. Priorov presero le prime iniziative per sviluppare esoscheletri insieme ai colleghi jugoslavi sulla base del lavoro di Vukobratovich. Ma con l'inizio della perestrojka, i progetti furono chiusi e non ci sono informazioni sullo sviluppo sotterraneo segreto degli esoscheletri. Ma tutto andava bene con l'esplorazione dello spazio. In momenti diversi dentro paesi diversi gli artigiani hanno provato a realizzare esoscheletri per gli scopi più diversi, ma a causa di una serie di ostacoli (di cui parleremo più avanti), ci sono riusciti molto male. La mancanza di risorse energetiche, la lenta crescita del progresso scientifico e tecnologico, lo sviluppo della scienza dei materiali e di altre scienze correlate, nonché lo sviluppo dell'informatica e della cibernetica, la cui ondata si è alzata solo circa 30 anni fa, tutto ciò ha rallentato lo sviluppo degli esoscheletri. Senza alcun dubbio, queste sono le tecnologie più complesse che le persone devono ancora padroneggiare.

Problemi con gli esoscheletri

Non ci sono molti materiali su questo pianeta con cui è possibile realizzare un telaio rigido e che non aggravino la questione con il suo peso. In ogni caso, non ce n'erano molti, ma tenendo conto dei voli spaziali, degli sviluppi militari, dello sviluppo della scienza dei materiali, delle nanotecnologie e di una dozzina di altri settori interessanti, l'umanità sta gradualmente superando una barriera dopo l'altra. All'inizio del 21° secolo, l'interesse per gli esoscheletri è divampato con notevole forza e continua a bruciare fino ad oggi. Ma prima parliamo dei principali problemi affrontati dai creatori di esoscheletri. Se scomponiamo un ipotetico esoscheletro nei suoi componenti avremo: una fonte di energia, uno scheletro meccanico e Software. E se con gli ultimi due punti tutto sembra essere chiaro e non ci sono quasi più problemi, allora l'alimentazione è un problema serio. Avendo una normale fonte di energia, gli ingegneri potrebbero non solo creare un esoscheletro, ma anche combinarlo con una tuta spaziale e un jetpack. Il risultato sarebbe probabilmente un costume da “Iron Man”, ma il nuovo Tony Stark non è ancora apparso.

Alimentazione Qualsiasi fonte di alimentazione compatta oggi può fornire all'esoscheletro solo poche ore di durata della batteria. La prossima è la dipendenza dal filo. Le batterie non ricaricabili e ricaricabili hanno i loro limiti, ad esempio richiedono rispettivamente la sostituzione o la ricarica lenta. I motori a combustione interna devono essere molto affidabili, ma non particolarmente compatti. Inoltre, in quest'ultimo caso, sarà necessario un sistema di raffreddamento aggiuntivo e il motore a combustione interna stesso sarà difficile da configurare per le emissioni istantanee grandi quantità energia. Le celle a combustibile elettrochimiche possono essere rapidamente riempite con combustibile liquido (ad esempio metanolo) e fornire il rilascio immediato e desiderato di energia, ma funzionano a temperature estremamente basse. alte temperature. 600 gradi Celsius - relativamente bassa temperatura per una tale fonte di energia. Con esso, l '"iron man" si trasformerà in un hot dog. Stranamente, il massimo opzione possibile La soluzione al problema del carburante per gli esoscheletri del futuro potrebbe essere la più impossibile: il trasferimento di energia wireless. Potrebbe risolvere molti problemi, perché può essere trasmesso da un reattore arbitrariamente grande (compreso uno nucleare). Ma come? La questione è aperta.

Telaio. I primi esoscheletri erano realizzati in alluminio e acciaio, economici e facili da usare. Ma l’acciaio è troppo pesante e anche l’esoscheletro deve lavorare per sollevare il proprio peso. Di conseguenza, se la tuta è pesante, la sua efficacia diminuirà. Le leghe di alluminio sono piuttosto leggere, ma accumulano fatica, il che significa che non sono particolarmente adatte a carichi elevati. Gli ingegneri sono alla ricerca di materiali leggeri e resistenti come il titanio o la fibra di carbonio. Saranno inevitabilmente costosi, ma garantiranno l’efficacia dell’esoscheletro. Le unità pongono un problema particolare. I cilindri idraulici standard sono potenti e possono funzionare con grande precisione, ma sono pesanti e richiedono una tonnellata di tubi e tubi. La pneumatica, d'altro canto, è troppo imprevedibile in termini di gestione del movimento, poiché le molle a gas compresso e le forze di reazione spingeranno gli attuatori. Tuttavia, sono in fase di sviluppo nuovi servo basati sull'elettronica che utilizzeranno magneti e forniranno movimenti reattivi consumando una potenza minima ed essendo piccoli. Puoi paragonare questo al passaggio dalle locomotive a vapore ai treni. Notiamo anche la flessibilità che dovrebbero avere le articolazioni, ma qui i problemi degli esoscheletri possono essere risolti dagli sviluppatori di tute spaziali. Ti aiuteranno anche a capire come adattare la tuta alla taglia di chi la indossa.

Controllo Una sfida particolare quando si crea un esoscheletro è il controllo e la regolazione dei movimenti eccessivi e indesiderati. Non puoi semplicemente creare un esoscheletro con la stessa velocità di reazione per ciascun membro. Un meccanismo di questo tipo potrebbe essere troppo veloce per l'utente, ma renderlo troppo lento è inefficace. D'altra parte, non si può fare affidamento sull'utente e fidarsi che i sensori leggano le intenzioni dai movimenti del corpo: la desincronizzazione dei movimenti dell'utente e della tuta porterà a lesioni. È necessario limitare entrambe le parti che agiscono. Gli ingegneri si stanno grattando la testa per trovare una soluzione a questo problema. Inoltre, i movimenti involontari o indesiderati devono essere rilevati in anticipo, in modo che uno starnuto o una tosse accidentale non portino alla chiamata di un'ambulanza.

Esoscheletri e futuro

Nel 2010, Sarcos e Raytheon, insieme al Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, hanno mostrato l'esoscheletro da combattimento XOS 2. Il primo prototipo era uscito due anni prima, ma non aveva suscitato scalpore. Ma XOS 2 si è rivelato così interessante che la rivista Time ha incluso gli esoscheletri nella sua lista delle cinque migliori innovazioni militari dell'anno. Da allora, i principali ingegneri del mondo si sono scervellati per creare esoscheletri che possano fornire un vantaggio sul campo di battaglia. E anche fuori.

Cosa abbiamo oggi?

ReWalk Questo esoscheletro è stato introdotto nel 2011 ed è stato progettato per le persone con disabilità. Nel gennaio 2013 è stata rilasciata una versione aggiornata, ReWalk Rehabilitation, e nel giugno 2014 la FDA ha approvato l'uso dell'esoscheletro in pubblico e a casa, aprendo così la strada alla sua commercializzazione. Il sistema pesa circa 23,3 kg, è basato su Windows e dispone di tre modalità: camminata, seduta e in piedi. Costo: dai 70 agli 85mila dollari.

XOS Una serie di questi esoscheletri militari è in fase di sviluppo attivo (XOS 3 è il prossimo). Pesa circa 80 kg e consente al proprietario di sollevare facilmente 90 kg extra. Gli ultimi modelli della tuta sono così flessibili che ti permettono di giocare con la palla. Come notano i produttori, un XOS può sostituire tre soldati. Forse la terza generazione dell'esoscheletro sarà più vicina a ciò che vediamo sugli schermi dei film di fantascienza anni recenti. Purtroppo per ora è legato ad una fonte di alimentazione esterna.

HULC. Human Universal Load Carrier è una creazione della famosa azienda Lockheed Martin insieme a Berkeley Bionics. Questo esoscheletro è destinato anche ai militari. La base è l'idraulica e le batterie ai polimeri di litio. Caricando correttamente il telaio esterno, può essere utilizzato per trasportare fino a 140 kg di carico in eccesso. Si prevede che i soldati saranno in grado di utilizzare l'HULC alla stregua del "camion io e il mio amico" per 72 ore. Lo sviluppo è in pieno svolgimento, quindi non sorprende che l’HULC possa essere il primo ad entrare in servizio con gli Stati Uniti.

ExoHiker, ExoClimber ed eLEGS (Ekso). I prototipi sono, ancora una volta, Berkeley Bionics, progettati per svolgere vari compiti. Il primo dovrebbe aiutare i viaggiatori a trasportare carichi fino a 50 kg, è stato introdotto nel febbraio 2005 e pesa circa 10 kg. Considerando il piccolo pannello solare, può funzionare per un tempo molto, molto lungo. L'ExoClimber è un'aggiunta di dieci chilogrammi all'ExoHiker che consente a chi lo indossa di saltare e salire le scale. Nel 2010, gli sviluppi di Berkeley Bionics hanno portato a eLEGS. Questo sistema è un vero e proprio esoscheletro idraulico che consente alle persone paralizzate di camminare e stare in piedi. Nel 2011, eLEGS è stata ribattezzata Ekso. Pesa 20 kg, si muove con velocità massima a 3,2 km/h e funziona per 6 ore.

HAL. Un altro sensazionale esoscheletro del produttore giapponese di robot Cyberdyne. Il suo scopo è fornire la capacità di camminare alle persone con disabilità. Esistono due varianti principali: HAL-3 e HAL-5. Dalla sua presentazione nel 2011, in meno di un anno, HAL è stato adottato da più di 130 istituti medici in tutto il Paese. Tuttavia, i test proseguiranno per tutto il 2014 e forse anche nel 2015. Nell'agosto 2013, HAL ha ricevuto carta bianca per l'utilizzo come robot medico in Europa. Il modello più recente della tuta pesa circa 10 kg.

Il costo medio di un esoscheletro medico è di 90mila dollari.

Oltre agli esoscheletri completi per tutto il corpo, stanno diventando sempre più popolari esoscheletri limitati progettati per svolgere compiti specifici. Ad esempio, nell'agosto di quest'anno è stato presentato l'exostool Chairless Chair, che consente di sedersi stando in piedi. Daewoo e Lockheed Martin hanno dimostrato in modo indipendente gli esoscheletri per i lavoratori dei cantieri navali. Questi dispositivi consentono ai lavoratori di sostenere un carico o un utensile del peso fino a 30 kg senza sforzarsi troppo. In Russia, un team di scienziati riuniti presso l’Istituto di ricerca di meccanica dell’Università statale di Mosca sta sviluppando un esoscheletro chiamato “ExoAtlet”. Continuano gli sviluppi di Vukobratovich, iniziati in URSS, di cui abbiamo parlato sopra. Il primo esoscheletro passivo funzionante di questa squadra è stato sviluppato per operatori di emergenza, vigili del fuoco e soccorritori.

Con un peso di 12 kg, il design ti consente di trasportare senza sforzo fino a 100 kg di carico. L'azienda prevede di sviluppare il modello elettrico ExoAtler-A, che gli consentirà di trasportare fino a 200 kg, nonché un esoscheletro medico per la riabilitazione delle persone con disabilità. Ciò che tutti questi costumi hanno in comune è che vengono presentati per lo più come prototipi. Ciò significa che miglioreranno. Ciò significa che li attendono prove sul campo. Ciò significa che ci saranno nuovi modelli. Ciò significa che sono il futuro. È troppo presto per dire che un esoscheletro funzionante e utile possa essere acquistato sul mercato nero. Ma è stato fatto un inizio e lo sviluppo di questa direzione sta entrando con sicurezza in un ampio mainstream. Siamo ancora lontani dal costume di Tony Stark, ma cosa ci impedisce di goderci film spettacolari?

Gli appassionati degli spettacolari scontri con gli esoscheletri avranno sempre qualcosa da guardare: "Aliens" (1986), "Iron Man" (2008), "Avatar" (2009), "District No. 9" (2009), "The Avengers" ( 2012), “Elysium” (2013), “Edge of Tomorrow” (2014). Una cosa è certa: in futuro gli esoscheletri saranno ovunque. Aiuteranno i nostri astronauti a esplorare Marte, a costruire le prime colonie e a navigare comodamente nello spazio. Verranno utilizzati nel segmento militare, poiché per impostazione predefinita conferiscono ai soldati una forza sovrumana. Forniranno l’opportunità di spostarsi completamente a coloro che l’hanno perso. L'armatura di Iron Man un giorno diventerà reale, proprio come tutto ciò che vedi intorno a te.

"ExoAtlet"