Бойові зкзоскелети дозволяють витримувати колосальні фізичні навантаження, захищати бійця від уламків, а також використовувати важке озброєння. Фантастика? Не. Така амуніція з'явиться вже найближчими роками. Пропонуємо вам познайомитися з останніми розробками у цій галузі.

Пам'ятаєте екіпірування та амуніцію космічних рейнджерів у фантастичному екшені 90-х років минулого століття «Зоряний десант»? Безстрашні піхотинці у футуристичних екзоскілетах, озброєні великокаліберними кулеметами трощили все на своєму шляху, не даючи пощади мерзенним жучкам і павучкам. Фантастика? Такі костюми вже існують і ось-ось з'являться у спецназу США, Росії та Японії.

Екзоскелет - як усе починалося

Ще в середині минулого століття інженерам-конструкторам General Electric, які працюють на потреби оборонки та реабілітаційної медицини, спала на думку смілива ідея – розробити зовнішній каркас, який дозволив би оператору вільно переносити вантажі вагою 500-700 кг. Причому, робочі механізми і система важелів повинна була рухатися від електричного двигуна, що запитується від переносних акумуляторів.

Передбачалося, що бійці, одягнені в такі екзоскелети, зможуть виконувати бойові завдання із застосуванням важкого озброєння, розгортати мобільні бази та оперативно переносити великі вантажі практично без допомоги допоміжної техніки.

Бойовий екзоскелет HULC від Lockheed Martin

Після серії невдач у 2012 році американці представили на суворий суд антропоморфний громадськості гідравлічний екзоскелет HULC. Модель фактично готова до застосування в бойових умовах, принаймні у тому ж 2012 році кілька комплектів HULC нібито відправили в гарячі точки для активних випробувань.

Останні моделі HULC оснащені механічною рукою, здатною справлятися відмінно з важким 12,7-мм кулеметом. З захисту відзначимо бронещит, що кріпиться до титанового каркаса конструкції. Механіка та батарея дозволяє легко переносити 70 кг вантажу протягом 7-8 годин без підзарядки. І все це за максимальної швидкості пересування в 18 км/год!

Медичний екзоскелет Cyberdyne HAL від Cyberdyne Systems

Один із найкращих на сьогоднішній день концептів екзоскелету від невтомних японців. Загальна вагамодуля складає всього 23 кг, у робочому режимі конструкція може працювати 2 години 40 хвилин без підзарядки від літій-іонного акумулятора. Cyberdyne HAL призначений для підвищення м'язових зусиль оператора і може успішно використовуватися для допомоги літнім людям, реабілітації поранених або для перенесення тяжкості під час розвантажувально-вантажних операцій. Про військові випробування моделі поки не повідомлялося, але такий сценарій використання Cyberdyne HAL у найближчій перспективі не виключається.

Екзоскелет вже є у відкритому продажу, його ринкова вартість – 4200 тисяч доларів США.

Екзоскелет «Боєць-21» від оборонки РФ

«Боєць-21» - вітчизняна відповідь на найуспішніші західні розробки HULC та Cyberdyne HAL. Концепт цього бойового екзоскелету обіцяють представити вже 2015 року. Згідно з заявами розробників, «Боєць-21» допоможе зняти основне м'язове навантаження з піхотинця, захистить його від уламків та нарізної зброї.

Чи дивилися фільми а-ля залізна людина чи грань майбутнього? Чи хотіли б такий костюм чи хоча б екзоскелет Російського виробництва? Екзоскелет це механічний пристрій, що являє собою зовнішній каркас тіла людини.
Пристрій повторює біомеханіку людини і здатна збільшувати підйомну силу, а також заповнювати втрачені функції, наприклад, ходьбу. Так, вже існують екзоскелети, здатні повернути людям здатність ходити.
У найближчому майбутньому екзоскелет класифікуватиметься на сфери в яких вони будуть застосовуватися:

Військова сфера

Найбільш передові військові зразки показують нам збройні сили США. Екзоскелети здатні замінювати або посилювати фізичні здібності бійців, будуть сильною перевагою у боротьбі з ворогом.

Медична сфера

Екзоскелети створені для людей із проблемами опорно-рухового апарату. Дані модифікації здатні допомогти людям, які втратили здатність ходити у зв'язку з травмою спинного мозку або перенесли інсульт.

Відео про прототип «ЕкзоАтлет»:

Робоча сфера

Дані зразка допомагатимуть робітникам здійснювати операції, які вимагають переносити. важкі предметиа також компенсувати влаштуюся під час робочого дня.
До наших днів основною проблемою екзоскелета було непорівнянна сила якої мав зразок. Будь-яка дія людини в костюмі спричиняла інтенсивний рух скелета, що не дозволяє зробити дрібну «роботу».
Також ще однією проблемою була велика вага костюма.
Російські розробники також представили світові досвідчені зразок у 2016 році. Проект має назву ExoAtlet. Група вчених та інженерів розробила цей прототип для медичної сфери. За допомогою нього команда вчених допомагатиме людям проходити реабілітацію та адаптацію через порушення функцій нижніх кінцівок. Остання версіяносить назву - "ExoAtlet Albert".

Американський Екзоскелет «Talos»

Армія США бере на озброєння броньований костюм TALOS, (Абревіатура розшифровується як Tactical Assault Light Operator Suit) котрий підвищить безпеку та збільшить бойовий потенціал бійця. Американці зробили ставку на якісну перевагу, вдосконалюючи людський потенціал завдяки роботам. Над прототипом працює компанія SOCOM, а разом із нею півсотні корпорацій, 16 держагенств, 13 університетів та десяток лабораторій.
Екзоскелет виготовлений з рідкого керамічного складу, який у момент пострілу по костюмах регенерує «рану» покриваючи її новою оболонкою. Професор Гарет Мак Кінлі заявив, що зовнішній каркас забезпечить надсилу (на даний момент вага амуніції американського солдатастановить 34 кг), підвищити мобільність та швидкість індивіда. Унікальний модуль, що отримав назву Q-Warrioir допоможе бійцям бачити картинку бою в будь-яких бойових умовах, не знімаючи шолома.

Фото та відео костюма

Солдати об'єднаної армії Землі з фантастичного бойовика «Грань майбутнього», одягнені в жахливі бойові екзоскелети, незабаром можуть зійти з кіноекрана у звичайне життя. Точніше – у реальні війни.

Герой цього блокбастера, американський майор Кейдж у виконанні Тома Круза, бореться проти монстрів інопланетної раси в ефектному роботизованому каркасі, ніби змальованому з популярних аніме та фантастичних коміксів. Однак, як обіцяють військові, протягом найближчих п'яти – десяти років у розпорядженні збройних сил Росії, США, країн Європи, Японії та Китаю може з'явитися ціла лінійка таких військових екзоскелетів – футуристичних пристроїв, які зроблять солдатів невтомними та невразливими.

Можливості робокостюмів, якщо вірити їх розробникам, у перспективі майже безмежні. Для початку, як передбачається, солдати недалекого майбутнього в екзоскелетах зможуть піднімати ваги до 450 кг і переносити вантаж (у тому числі важке озброєння) вагою до центнера протягом кількох годин під час двадцятикілометрового маршу із середньою швидкістю понад 7 км/год та з можливістю короткочасних прискорень у 4 рази. А ще – перестрибувати через перешкоди висотою та довжиною у кілька метрів, витримувати атаки хімічної та біологічної зброї, радіацію, інше жорстке випромінювання та високі температури.

Кожен диво-каркас буде обладнаний вбудованим комп'ютером, дисплеєм та захисним шоломом з можливістю огляду на 360 градусів, а спеціальна система кріплень дозволить встановлювати на екзоскелет броню, яка захистить людину від уламків бомб та снарядів, куль та ударів лазера. За бажання на цю конструкцію можна буде навісити будь-які інші агрегати та пристрої, аж ракет і станкових кулеметів.

У перспективі військовий екзоскелет покликаний стати симбіозом захисного робокостюму, скафандра астронавта і ходячого арсеналу. Окрім інших бойових завдань ці «костюми» зможуть використовуватися для бойових дій в умовах міста; там, де потрібна велика кількість боєприпасів, потужна вражаюча сила та «серйозний» бронезахист; у розвідувальних та диверсійних операціях з тилів супротивника – і взагалі скрізь, де звичайному солдатові не вижити. Система датчиків при цьому відстежуватиме стан здоров'я бійця, а також надаватиме йому першу допомогу при пораненнях та травмах.

Але цього мало. Військові конструктори вже створюють екзоскелети для бойових дій не лише на суші, а й у воді. А особливі надії розробники покладають на екзоскелет із двома реактивними мікротурбінами та набором крил, керуючи яким солдати зможуть літати зі швидкістю понад 100 км/год, планувати у повітрі та зависати на висоті кілька тисяч метрів.

Як все це виглядатиме в натурі, можна побачити не тільки в «Грані майбутнього», а й у багатьох інших фантастичних бойовиках – «Аватарі», «Зоряному десанті», «Районі N 9» тощо. Хоча полковник Куоритч з «Аватара», строго кажучи, керує не екзоскелетом, а «хутром» – танком, що «крочить», бойовою машиною, яка пілотується з кабіни, розташованої в торсі або голові величезного механізму. А відважна Еллен Ріплі у фіналі «Чужих» бореться з королевою монстрів, перебуваючи всередині навантажувача (чим не праекзоскелет?).

Ще в 1959 р. американський фантаст Роберт Хайнлайн опублікував роман «Зоряний десант», згодом екранізований Полом Верховеном, де вперше був описаний броньований скафандр, одягнувшись у який «зіркові рейнджери» могли бігати, стрибати та літати за допомогою ракетних двигунів. А найвідомішими кінопрародителями солдата в екзоскелеті стали Залізна людина та невтомний Халк із коміксів Marvel.

За два роки появи коміксів про Залізну людину, 1961-го, американські військові розпочали розробку механічної уніформи для «людини-танку». Класичний принцип, який тоді взяли на озброєння розробники, відтворюється і сьогодні: екзоскелет відстежує рухи користувача і, багато разів посилюючи, повторює їх за допомогою вбудованих сервоприводів. Чутливі сенсори суперкостюму реєструють м'язові скорочення та передають сигнали на електродвигуни, які, у свою чергу, збільшують силу в кінцівках людини, а комп'ютери та датчики забезпечують всій конструкції баланс та орієнтування. При цьому, хоча мотори реагують на сигнали, що надходять досить швидко, людина в екзоскелеті все ж відчуває помітну затримку рухів.

Наприкінці 2000-х у Японії створили екзоскелет, який рухається електричними сигналами, що надходять через сенсори, закріплені на шкірі, а не в результаті скорочень м'язів. А в майбутньому, як обіцяють ті ж японці, екзоскелети керуватимуться і за допомогою думки.

У 2013 р. у рамках Дня інновацій Міністерства оборони РФ у Москві один із підрозділів проекту «ЕкзоАтлет» представив перший зразок суперкостюму, що діє, адаптований для штурмових загонів і призначений для зняття навантаження з бійців при перенесенні штурмового щита. Більша частинаваги щита – 35 кг – лягала на конструкцію екзоскелета, яка була забезпечена пристроєм для фіксації та швидкого зняття щита, що дуже важливо під час бойових дій. Спецназівець при цьому звільняв руки для ведення бою або, скажімо, розмінування території.

Бойове екіпірування майбутнього значно відрізнятиметься навіть від існуючих комплексів індивідуального спорядження бійця. Комплект спорядження «Ратник», що успішно підтвердив усі реалізовані технологічні рішення в Сирії, . Бойовий захистПокоління бойового екіпірування дуже відносні. Фахівці кажуть, що умовності на кшталт позначень важливі для розуміння відмінностей між бойовими комплектами, проте головним для солдата в цьому плані завжди залишатимуться успішне виконання поставленого завдання та збереження власного життя та здоров'я. Лише здавалося б «Ратник», вступив у дослідно-військову експлуатацію, можна охарактеризувати загальним терміном «спорядження». За своєю структурою та кількістю елементів це скоріше комплекс захисту, спорядження та пристрій зв'язку та цілевказівки одночасно.

Ключових елементів у комплекті «Ратник» п'ять: система поразки - зброя та боєприпаси, система захисту - бронешлеми та бронежилети, система життєзабезпечення - спеціальне спорядження, форма одягу із спеціальних важкоушкоджуваних матеріалів, а також система зв'язку, управління та цілеуказівки. Засоби індивідуального бронезахисту з КБЕ «Ратник» варто згадати окремо, оскільки саме завдяки їм солдат чи офіцер із будь-якого підрозділу може максимально безпечно виконувати поставлені завдання. Модульність системи забезпечує головне – універсальність застосування. Взаємозамінні елементи керамічного бронезахисту можна переставляти місцями в різних комплектах спорядження. Так, мотострілки та піхотні підрозділи отримали свій «Ратник», а спецпідрозділи – свій. Захист від дрібних осколків, що летять зі швидкістю 500 м/сек., продумали й інших військових, одягнених у «Ратник»: і танкісти, і розвідники мають однаковий рівень захисту. Особливо захищеними є лише комплекти для саперів, але таке рішення і пояснення досить просте: завдання цих фахівців вимагають як особливих навичок, а й особливого спорядження.

Випробування КБЕ «Ратник» хоч і проводилися за всіма правилами та законами військової науки, проте багатьох фахівців тривалий час цікавила реальна ефективність засобів захисту. Довгоочікувані дані у рамках прес-конференції форуму «Армія-2017» озвучить генеральний директорЦНДІточмаша Дмитро Семизоров. За словами Семизорова, навіть при попаданні в колотнечу не було зафіксовано жодного пробивання бронеелементів. У сухому залишку це означає, що фахівці, які носили «Ратник» у Сирії, спокійно закінчать виконання бойових завдань і повернуться додому. Важливо розуміти, що захист від гвинтівкових куль та уламків не дається малою кров'ю. У випадку з більшістю бронежилетів вітчизняного та зарубіжного зразка носіння СІБЗ (засобів індивідуального бронезахисту) супроводжувалося багатокілограмовим навантаженням на тіло людини. Деякі з таких бронежилетів, що забезпечують безпеку лише за третім класом захисту, важили десять, а то й усі 15 кг. Бронежилет 6б45 зі складу КБЕ «Ратник» без додаткових бронепанелей захищає оператора по 5А класу і важить при цьому лише вісім кілограмів. За бажання зробити броню потужнішою оператору дозволять все та ж модульна конструкція та бронеплити від більш захищених бронежилетів, наприклад, б643 з класом захисту 6А. Керуючий авіаударомОкремо військові розвідники відзначили систему зв'язку та управління "Стрілець", що входить до складу КБЕ "Ратник". Сухопутні війська та підрозділи спеціального призначення першими стали отримувати такі невипадково. Головною особливістю електроніки та засобів спостереження та цілевказівки КРУС «Стрілець» є можливість оперативної передачі координат від спостерігача літакам штурмової авіації. Налагодження процесу «відзначив – знищив» російські фахівці з великим успіхом провели у Сирії. Можливість надсилати дані зі знімками місцевості багато в чому забезпечували багатофункціональні пристрої ПДУ-4, які, по суті, є своєрідним армійським мультитулом, поєднуючи бінокль, лазерний далекомірта портативний фотоапарат.

Висока якість даних дозволяє зробити головне - скоротити час на прийом/передачу і підтвердження мети, а значить, прискорити її знищення. Авіанаводчикам з такими приладами, за словами офіцерів, знайомих із системою, залишається лише спостерігати, як починається штурмування зазначених об'єктів, і потім, через деякий час, відправити до штабу фотопідтвердження попадань. Командирські планшети, з яких офіцерський склад може керувати підрозділом, також захищені практично від усіх неприємностей, які можуть статися у бойових умовах. Електронні комп'ютери захищені за стандартом IP68. Перша цифра в цьому індексі означає, що пристрій пилогрязнепроникний, друга - що навіть на глибині до одного метра воно може справно працювати. Однак офіцери підрозділів, які використовували електронні планшети не тільки для нанесення міток на електронні карти, стверджують, що електронний пристрій набагато стійкіший до зовнішніх впливів, ніж прийнято вважати. «Якщо ми говоримо про експлуатацію в умовах, далеких від комфортних, то варто сказати, що пристрої витримують не тільки рясні опади та низькі температури, а й коректно працюють в умовах серйозної спеки. Під словом "серйозна" розуміється температура від +40 градусів затінена», - повідомили офіцери.

Окремо офіцери спецпідрозділів наголошують і на системі ідентифікації «свій - чужий», яка турбує оператора і привертає увагу сигналізацією щоразу, коли в зазначеному секторі з'являється непізнаний об'єкт. «Ратник» майбутньогоНезважаючи на успішність бойового застосуванняКБЕ «Ратник», перспективи зростання в рамках профільних ДКР є чималі. Голова ЦНДІточмашу Дмитро Семизоров у рамках форуму «Армія-2017» розповів про те, що ведуться роботи з формування зовнішності екіпірування майбутнього, КБЕ «Ратник-3». Незважаючи на те, що опрацювання цього питання фахівці ЦНДІточмашу планують завершити до кінця 2017 року, про деякі майбутні зміни експерти говорять уже зараз. На думку фахівців, роботи в рамках ДКР «Ратник-3» неминуче будуть вестися з упором на зменшення елементної бази всієї електроніки, що носить, з можливістю максимального підвищення її ефективності. На окрему згадку в цьому питанні заслуговує і бронешлем, продемонстрований розробниками в рамках форуму «Армія-2017». Безумовно, це всього лише концепт, проте вже зараз зрозуміло, що більшість прицільних і навігаційних приладів перейдуть з розряду електроніки, що носиться, до складу інтегрованої. Судячи з представленого на форумі «Армія-2017» зразка, вже зазнали значного перегляду транспортні системи комплекту. Ймовірно, для перенесення важкого озброєння на зразок протитанкових ракетних комплексівабо інших пристроїв та вантажів. Екзоскелет, за деякими оцінками, дозволить потроїти вагу спорядження.

Про класи захисту бронепанелей розробник нічого не повідомляє, проте щодо нового бронешолому директор ЦНДІточмашу Дмитро Семизоров вже розкрив деякі подробиці. За словами Семизорова, шолом матиме інтегровану систему прицілювання, управління та зв'язку. Крім того, він зможе розпізнавати об'єкти на полі бою в системі «свій – чужий». Шолом зможе оцінювати фізичний стан бійця, а також виконувати функції протигазу та захищати його від хімічної та бактеріологічної атаки. Корпус бронешолома буде виконаний за модульною конструкцією з нових матеріалів. Костюм, у свою чергу, забезпечить захист усієї поверхні тіла військовослужбовця. До його складу увійдуть елементи системи надання медичної допомоги при пораненнях, оцінки фізіологічного стану, передбачено модульне балістичне посилення у місцях проекції життєво важливих органів. Костюм, який застосовуватиметься під час штурмових операцій, отримає кругове бронювання, додав Семізоров.

Через 10-15 років, коли ДКР «Ратник-3» плавно перейдуть із ескізів до досвідчених, а потім і до серійних виробів, стане зрозуміло, наскільки сильно зміниться образ російського солдата майбутнього. Ймовірно, до того моменту всі засоби зв'язку, навігації та передачі перетворяться на один-єдиний пристрій, а кругове бронювання самого костюма дозволить бійцям діяти максимально ефективно.

Розірвати повітря на швидкості звуку і попрямувати до горизонту, витягнувши руки по швах у своєму залізному костюмі. Миттєво опинитися в будь-якій точці земної кулі без необхідності стояти в пробці. Літати без крил, не будучи на борту літака або чогось міцнішого. Нехай кине в мене камінь той, хто не хотів опинитися на місці Тоні Старка у його зоряні моменти (звичайно, у костюмі «Залізної людини»). Частково ці мрії зможе реалізувати екзоскелет - пристрій, який може збільшити здібності людини (переважно фізичні, м'язову силу) за рахунок зовнішнього каркаса. Про те, що являє собою цей пристрій, які напрацювання вже є і як технології будуть розвиватися в майбутньому, ми розповімо в цьому матеріалі.

Від еластипеда до «залізної людини»

Наука і технології - це без перебільшень найлютіша гонка винахідливості людини та природи. Всю свою історію людина намагається переробити світ довкола себе під свої потреби. Десь це йому вдається, часто не без шкоди для природи. Десь доводиться підглядати в неї. І якщо у більшості безхребетних у тому чи іншому вигляді є зовнішній скелет, людина його не має. Але ж і крил не було? Сьогодні під екзоскелетом мається на увазі механічний костюм або його частина до 2-2,5 метра заввишки. Далі йдуть «мобільні костюми», хутра та інші гігантські людиноподібні роботи. Як і багато іншого в нашому житті, екзоскелети поступово переступають кордон, що розділяє сміливі мрії та повсякденне життя. Будучи спочатку просто ідеями, концептами, міфами та легендами наукової фантастики, сьогодні чи не кожного тижня з'являються нові варіанти екзоскелетів. Першим винахідником екзоскелету вважається російський «інженер-механік» Микола Фердинандович Ягн, який ще в 1890-х роках зареєстрував низку патентів на цю тему. Він жив у Америці, де, власне, і патентував свої чудеса, показував їх на виставках, а після повернення на рідну землю знову винаходив. Його екзоскелет мав полегшити ходьбу, біг і стрибки насамперед солдатів. Вже тоді російський геній передбачав потенційну військову міць таких пристроїв.

МИКОЛА Фердинандович ЯГН Крім екзоскелета Ягн розробив охолоджувальні фіранки, гідромотор, гвинт, що гойдається, самовар-стерилізатор та інші пристрої

Hardiman

Не заперечуватимемо, гігантський і неосяжний внесок у розвиток екзоскелетів зробили фантасти. 1959 року після гучного роману Роберта Хайнлайна «Зоряний десант» усім стало зрозуміло, що за зовнішніми каркасними костюмами — майбутнє військових дій і не тільки. І помчало. Перший екзоскелет був створений компанією General Electric за підтримки Міністерства оборони США у 1960-х роках. Hardiman важив 680 кілограмів та міг піднімати вантажі вагою до 110 кілограмів. За всіх гігантських амбіцій — а його хотіли використовувати і під водою, і в космосі, і боєголовки тягати, і ядерні стрижні — він показав себе не найкращим чином. Про нього благополучно забули.

Улаштування «педомотор» винахідника Леслі С. Келлі, що віддалено нагадує екзоскелети, розроблене в 1917 році.

Через дев'ять років Міомір Вукобратович з югославського Белграда показав перший силовий крокуючий екзоскелет, завдання якого було давати людям з паралічем нижніх кінцівок можливість крокувати. В основі пристрою лежав пневмопривід. Радянські вчені з Центрального інституту травматології та ортопедії імені М. М. Пріорова виявили перші ініціативи щодо розробки екзоскелетів спільно з югославськими колегами на основі робіт саме Вукобратовича. Але з початком перебудови проекти були закриті, а про секретні підпільні розробки екзоскелетів даних немає. Проте з освоєнням космосу все було добре. У різний час у різних країнахумільці намагалися зробити екзоскелети різного призначення, але через різні перешкоди (про які ми ще поговоримо) вдавалося це вкрай погано. Нестача енергоносіїв, повільне зростання науково-технічного прогресу, розвитку матеріалознавства та інших суміжних наук, а також розвиток комп'ютерних обчислень та кібернетики, хвиля яких піднялася лише років 30 тому, все це гальмувало розвиток екзоскелетів. Без жодних сумнівів, це найскладніші технології, які люди ще мають освоїти.

Проблеми екзоскелетів

На цій планеті не так багато матеріалів, з яких можна зробити жорсткий каркас і який не посилить справу своєю вагою. У всякому разі, їх було небагато, але з урахуванням космічних польотів, військових напрацювань, розвитку матеріалознавства, нанотехнологій та ще десятка-другого цікавих сфер людство поступово бере один бар'єр за іншим. На початку 21 століття інтерес до екзоскелетів розгорівся з неабиякою силою і продовжує горіти досі. Але спочатку поговоримо про основні проблеми, з якими стикаються творці екзоскелетів. Якщо розкласти гіпотетичний екзоскелет на складові, у нас будуть: джерело живлення, механічний скелет та програмне забезпечення. І якщо з двома останніми пунктами начебто все ясно і проблем майже не залишилося, то джерело харчування — це серйозна проблема. Маючи нормальне джерело харчування, інженери могли б не просто створити екзоскелет, а ще й поєднати його зі скафандром та реактивним ранцем. Вийшов би костюм «Залізної людини», мабуть, але новий Тоні Старк поки що не з'явився.

Харчування Будь-яке з компактних джерел живлення на сьогоднішній день може забезпечити екзоскелет лише кілька годин автономної роботи. Далі – залежність від дроту. Неперезаряджувані та акумуляторні батареї мають свої обмеження на кшталт необхідності заміни або повільної зарядки, відповідно. Двигуни внутрішнього згоряння мають бути надто надійними, але не особливо компактними. До того ж, в останньому випадку знадобиться додаткова система охолодження, а сам двигун внутрішнього згоряння складно налаштувати моментальний викид. великої кількостіенергії. Електрохімічні паливні елементи можуть швидко заправлятися рідким паливом (наприклад, метанолом) і давати потрібний і моментальний викид енергії, але працюють при вкрай високих температурах. 600 градусів за Цельсієм - відносно низька температурадля такого джерела живлення. З ним «залізна людина» перетвориться на хот-дог. Як не дивно, найбільш можливим варіантомвирішення паливного питання для екзоскелетів майбутнього може стати найнеможливішим: бездротова передача енергії. Вона могла б вирішити безліч питань, адже її можна передавати з будь-якого великого реактора (і ядерного, в тому числі). Але як? Питання відкрите.

Каркас. Перші екзоскелети робилися з алюмінію та сталі, недорогих та простих у використанні. Але сталь надто важка, а екзоскелет обов'язково має працювати і над тим, щоб підняти свою власну вагу. Відповідно, за великої ваги костюма його ефективність впаде. Алюмінієві сплави досить легкі, але накопичують втому, а значить не особливо підходять для високих навантажень. Інженери знаходяться у пошуках легких та міцних матеріалів, на зразок титану або вуглецевого волокна. Вони неминуче будуть дорогими, але забезпечать ефективність екзоскелету. Особливу проблему становлять приводи. Стандартні гідравлічні циліндри досить потужні і можуть працювати з високою точністю, але важкі та вимагають наявності купи шлангів та трубок. Пневматика, навпаки, занадто непередбачувана щодо обробки рухів, оскільки стиснений газ пружинить, а реактивні сили штовхатимуть приводи. Втім, розробляються нові сервоприводи на електронній основі, які використовуватимуть магніти та забезпечуватимуть чуйні рухи, споживаючи мінімум енергії та невеликі. Можете порівняти це з переходом від паровозів до поїздів. Зазначимо ще гнучкість, яка має бути у суглобів, але тут проблеми екзоскелетів можуть вирішити розробники скафандрів. Вони допоможуть розібратися з адаптацією костюма до розмірів носія.

Управління Особливу проблему при створенні екзоскелету є управління та регулювання надмірних та небажаних рухів. Не можна просто так взяти і зробити екзоскелет із однією швидкістю реакції кожного з членів. Такий механізм може бути надто швидким для користувача, а надто повільним його не зробиш – неефективно. З іншого боку, не можна покластися на користувача і довірити датчикам зчитувати наміри з рухів тіла: розсинхронізація рухів користувача та костюма призведе до каліцтв. Потрібно обмежувати обидві сторони, що діють. Над вирішенням цього питання й ламають голови інженери. Крім того, потрібно заздалегідь виявити ненавмисний чи небажаний рух, щоб випадковий чих або кашель не призвів до виклику швидкої.

Екзоскелети та майбутнє

У 2010 році компанії Sarcos і Raytheon спільно з Міністерством оборони США показали бойовий екзоскелет XOS 2. Перший прототип вийшов за два роки до цього, але не викликав переполоху. А ось XOS 2 виявився настільки крутим, що журнал Time включив екзоскелети до списку п'яти найкращих військових інновацій року. З того часу провідні інженери світу ламають голови над створенням екзоскелетів, які зможуть забезпечити перевагу на полі бою. І поза його теж.

Що ми маємо сьогодні?

ReWalk Цей екзоскелет був представлений у 2011 році та був призначений для людей з обмеженими можливостями. У січні 2013 року вийшла оновлена ​​версія — ReWalk Rehabilitation, а вже у червні 2014 року FDA схвалило використання екзоскелету на публіці та вдома, тим самим відкривши йому дорогу в комерційному плані. Система важить близько 23,3 кг, працює на базі Windows і працює у трьох режимах: йти, сидіти та стояти. Вартість: від 70 до 85 тисяч доларів.

XOS Серія цих військових екзоскелетів перебуває в активній розробці (на черзі XOS 3). Важить близько 80 кг і дозволяє власнику легко піднімати 90 зайвих кг. Останні моделі костюма настільки рухливі, що дозволяють грати з м'ячем. Як зазначають виробники, один XOS може замінити трьох солдатів. Можливо, третє покоління екзоскелета буде вже ближчим до того, що ми бачимо на екранах фантастичних фільмів. останніх років. На жаль, поки що він прив'язаний до зовнішнього джерела живлення.

HULC. Human Universal Load Carrier - створення відомої компанії Lockheed Martin разом з Berkeley Bionics. Цей екзоскелет також призначений для військових. Основа - гідравліка та літій-полімерні батареї. Правильно завантаживши зовнішній каркас, за допомогою його можна переносити до 140 кг зайвого вантажу. Передбачається, що солдати зможуть використовувати HULC а-ля «я і друга моя вантажівка» протягом 72 годин. Розробка йде на повний хід, тому не дивно, що саме HULC можуть першими надійти на озброєння США.

ExoHiker, ExoClimber та eLEGS (Ekso). Прототипи, знову ж таки, Berkeley Bionics, призначені для виконання різноманітних завдань. Перший має допомогти мандрівникам переносити вантаж до 50 кг, був представлений у лютому 2005 року та важить близько 10 кг. Враховуючи невелику сонячну панель, може працювати дуже довго. ExoClimber - це десятикілограмовий додаток до ExoHiker, що дозволяє носієві стрибати і підніматися сходами. У 2010 році напрацювання Berkeley Bionics вилилися в eLEGS. Ця система – повноцінний гідравлічний екзоскелет, який дозволяє паралізованим людям ходити та стояти. У 2011 році eLEGS було перейменовано на Ekso. Він важить 20 кг, пересувається з максимальною швидкістюу 3,2 км/год та працює протягом 6 годин.

HAL. Ще один гучний екзоскелет від японського виробника роботів Cyberdyne. Його призначення – забезпечити можливість ходити людям з обмеженими можливостями. Є два основні варіанти: HAL-3 та HAL-5. З моменту презентації в 2011 році менше ніж за рік HAL прийняли «на озброєння» понад 130 медичних інститутів по всій країні. Проте випробування триватимуть весь 2014 та, можливо, 2015 рік. У серпні 2013 року HAL отримав карт-бланш на використання як медичного робота в Європі. Найновіша модель костюма важить близько 10 кг.

Середня вартість медичного екзоскелета - 90 тисяч доларів.

Крім серйозних екзоскелетів на все тіло все більшою популярністю користуються обмежені екзоскелети, призначені для виконання специфічних завдань. Наприклад, у серпні цього року було показано екзостул Chairless Chair, що дозволяє сидіти стоячи. Компанії Daewoo та Lockheed Martin незалежно одна від одної показали екзоскелети для працівників суднобудівних верфей. Ці пристрої дозволяють робітникам утримувати вантаж або інструмент вагою до 30 кг, особливо не напружуючись. У Росії розробкою екзоскелету під назвою "ЕкзоАтлет" займається команда вчених, зібрана на базі НДІ Механіки МДУ. Вони продовжують розпочаті ще СРСР розробки Вукобратовича, про які ми згадували вище. Перший робочий пасивний екзоскелет цієї команди був розроблений для співробітників МНС, пожежників та рятувальників.

При вазі 12 кг конструкція дозволяє без особливих зусиль переносити до 100 кг вантажу. У планах компанії розробка силової моделі ExoAtler-A, яка дозволить переносити до 200 кг, а також медичного екзоскелета для реабілітації людей з обмеженими можливостями. Поєднує всі ці костюми те, що представлені вони здебільшого як прототипи. Значить, удосконалюватимуться. Значить, на них чекають польові випробування. Значить будуть нові моделі. Отже, за ними майбутнє. Поки говорити про те, що робочий та корисний екзоскелет можна піти та купити на чорному ринку, зарано. Але початок покладено, а розвиток цього напряму впевнено входить у широке русло. До костюма Тоні Старка нам ще далеко, але що заважає радіти видовищним фільмам?

Любителям видовищних розбірок за участю екзоскелетів завжди буде що подивитись: «Чужі» (1986), «Залізна людина» (2008), «Аватар» (2009), «Район №9» (2009), «Месники» (2012), « Елізіум» (2013), «Грань майбутнього» (2014). Одне відомо напевно: екзоскелети у майбутньому будуть усюди. Вони допоможуть нашим космонавтам освоїти Марс, побудувати перші колонії і зручно керуватися в космосі. Вони стануть на озброєння у військовому сегменті, оскільки за умовчанням наділяють солдатів надлюдською силою. Вони дозволять повноцінно пересуватися тим, хто її втратив. Костюм «Залізної людини» якось стане реальним, як і все, що ви бачите довкола.

«ЕкзоАтлет»