Кінокласика. У стрічці & laquo; Чужі & raquo; екзоскелет допомагає героїні Сігурні Уівер впоратися з монстром.
Життя часто-густо створює ситуації, коли людині потрібно набагато більше сил, ніж у нього є. Один з найбільш показових прикладів - бойові дії. Сучасному солдату доводиться, крім озброєння та боєприпасів, тягати на собі гору необхідного спорядження. І після того як марш-кидок в повному викладенні позаду, потрібно знайти ще сили для власне бою. тільки ось звідки вони візьмуться?
Ще один приклад - робота рятувальника, наприклад, в зоні руйнувань і завалів після землетрусу. Тут, щоб врятувати життя потерпілому, іноді потрібно підняти бетонну глибу. Але підйомний кран або бульдозер часто не може пробратися через завали, а сил навіть кількох міцних чоловіків не вистачить на те, щоб впоратися з багатотонної брилою, та ще заклинив в руїнах.
Не варто забувати про людей, які через травми або хвороб позбавлені можливості управляти руками і ногами. Фахівці з різних областей вже десятки років б'ються над питанням, як зробити їх життя максимально наближеною до повноцінної.
Звичайно, солдати витрачають чимало часу на фізичну підготовку, рятувальників забезпечують досить витонченими пристосуваннями, а заради інвалідів змінюють конструкцію будівель і транспортних засобів. Однак потреба в пристроях, що розширюють фізичні можливості людини в екстремальних ситуаціях (а якщо конкретніше - силу і швидкість пересування), змушує конструкторів знову і знову повертатися до ідеї так званого екзоскелета. У тому, що це таке і за яким принципом діє, ми і спробували розібратися.
ДЕЩО З НАУКОВОЇ ФАНТАСТИКИ
Авторам, які працюють в жанрі наукової фантастики, доводиться складніше, ніж їх колегам, обробляють ниву фентезі. У останніх будь-яку задачу, що виникає перед персонажем, можна вирішити застосуванням диво-кілець, чарівних паличок або, на худий кінець, хатинок на курячих ніжках. У науковій фантастиці все складніше. Можна спиратися тільки на розум і руки людини. Але саме в цьому жанрі з'явилися перші екзоскелети. У книзі письменника Івана Єфремова "Туманність Андромеди" (1957 р) герої опиняються на планеті з гравітацією, що перевищує земну в кілька разів. "У шлюзовий каюті були приготовлені" стрибають скелети "- сталеві, обшиті шкірою каркаси з електродвигуном, пружинами і амортизаторами для індивідуального пересування при збільшеній силі тяжіння, які надягали поверх скафандрів", - оповідає фантаст про пристрій, що використовується виключно в мирних цілях. Кількома роками пізніше подібну ідею висуває американець Роберт Хайнлайн. У нього, як і належить співакові імперіалізму, екзоскелет помагає космічна вояччина: "Скафандр дарує піхотинцеві гострий зір і слух, міцну спину, щоб нести важке озброєння і броню, швидкі ноги ...". Нарешті, в 1986 році вийшов фільм "Чужі" Джеймса Кемерона. У ньому жителька Землі, сівши в вигаданий навантажувач-екзоскелет, долає мерзенного монстра. З того часу чудо-каркаси впевнено влаштувалися в кіно і комп'ютерних іграх.
starshiptroopers1_1__
Прообраз. Космопехотінец.
ПЕРША СПРОБА
У 60-і роки XX століття на замовлення оборонного відомства США була створена конструкція, яка отримала назву Hardiman. Важила штуковина добрих 700 кг і дозволяла підняти вантаж масою 350 кг. Генерали планували, що Hardiman знадобиться для обслуговування важких авіабомб на складах і авіаносцях. Однак проблем виявилося більше, ніж досягнень. Чудовисько повністю залежало від периферійних пристроїв, за розмірами перевершували сам екзоскелет. Механічні ноги вперто не бажали ходити так, як хотілося оператору. Навіть по рівній поверхні. Через величезної маси і неправильної центрування конструкції при підйомі "лапою" корисного вантажу конструкція вібрувала, нерідко перекидалася. Розробники з сумною іронією назвали таку поведінку "механічної танцем святого Вітта". Приборкати її так і не вдалося - через 10 років проект закрили. Втім, спогади про нього залишилися: екзоскелет-навантажувач в фільмі "Чужі" підозріло скидається на архаїчний Hardiman.
hardiman_1__
Біля витоків. Hardiman виявився незграбний.
Визначитися з термінами
БІОЛОГІЯ . У біології (з цієї науки термін і пішов), коли говорять про екзоскелет, мають на увазі тверду зовнішню оболонку, в яку сховано тіло тварини. Вона захищає і підтримує тіло живої істоти, служить йому опорою. Також вона - механічний бар'єр, перший рубіж в складній системі захисту організму від інфекцій. Екзоскелет зустрічається у безхребетних: раковини у багатьох молюсків, хітиновий панцир у членистоногих і деяких найпростіших.
scorpion-wallpaper_1__
Скорпіон. Втиснутий природою в екзоскелет мільйони років тому.
ТЕХНІКА. У сучасній техніці екзоскелетом прийнято називати не просто вбрання, що захищає людину від зовнішніх впливів (стародавні обладунки та кольчуги та сучасні скафандри, бронежилети). Йдеться про складні пристрої, що нагадують каркас, які підтримують тіло і множать силу м'язів. Основне його завдання - посилити можливості людини, дані йому від природи.
На шляху створення диво-пристроїв є три найважливіших перепони. Перша - джерело енергії. Чим могутніше механізм, тим більше цієї самої енергії потрібно. Поки що це означає необхідність тягати на собі важкий акумулятор, який, до того ж, вимагає регулярного заряджання від потужного джерела струму. Так що про справжню автономності говорити не доводиться.
Друга проблема - двигуни, що збільшують силу м'язів. Чим вони потужніші, тим важче і прожорливее машина. Поєднання важких моторів і батарей помітно зменшує навантаження, з якою може працювати пристрій.
Нарешті третє завдання - управління. Робота екзоскелета в ідеалі передбачає управління ним за допомогою нервових імпульсів, що передаються від людини безпосередньо в машину. Саме цим вся затія відрізняється від того, щоб просто посадити навченого водія за важелі танка або навантажувача. Екзоскелет повинен стати продовженням тіла для людини. На жаль, поки механіка по швидкості спрацьовування не зрівняється зі швидкістю проходження імпульсу від мозку людини до м'язів і їх реакцією. І поки що не вдалося успішно "закоротити безпосередньо" нервову систему і комп'ютери, що керують механікою. Більшість нині діючих машинно-мозкових інтерфейсів виглядають як варіації на тему гумової шапочки з електродами і пучка проводів, підключених до комп'ютера. Подібні системи вже в змозі допомогти людям, що страждають різними недугами, але ще не приносять користі для використання в бою.
34149_caterpillar-p-5000-papercraft-caterpillar-p-5000-just-another_1__
Тугодум. Маніпулятори поки не встигають за руками людини.
СУПЕРНОСІЛЬЩІК на прив'язі
Уже в XXI столітті генерали знову повернулися до ідеї екзоскелета, розробленого спеціально для військових потреб. У США перша модель нового покоління з'явилася в 2008 р, а в останні роки створена поліпшена її версія XOS2. Важить вона всього 88,5 кг, оснащена системою зв'язку людини з механікою, завдяки якій руху оператора і екзоскелета майже синхронні. І оператор відчуває на своїх плечах вантаж не більше, ніж від звичайного піджака. Якщо вірити офіційній інформації, в XOS2 можна навіть грати в м'яч, а при переміщенні вантажу один оператор XOS2 замінює трьох вантажників. За задумом конструкторів, використання цих машин прискорить і полегшить навантаження і розвантаження матеріалів, палива і боєприпасів в тилу. На випробуваннях інженер-оператор багато разів ставив і знімав зі стелажа артилерійські снаряди вагою по 95 кг, відчуваючи реальну вагу приблизно в 5,5 кг. Істотний недолік XOS2 - джерело живлення розташовується поза екзоскелета і з'єднується з ним кабелем. На поле бою, звичайно, такий "повідець" неприпустимий, але в складських приміщеннях, де розетка поруч, чому б і ні?
raytheon-xos-2_1__
Все вийшло. XOS2 добре проявив себе на випробуваннях.
БОГАТИР ІЗ КРАЇНИ САКЕ І САКУРИ
У 2013-му в Японії представили то чи робота, чи то екзоскелет Power Loader. Передбачалося, що, оточивши оператора частинами і деталями робота, вдасться захистити людину від зовнішніх впливів. Перші моделі Power Loader мали чимало спільного з їх далеким предком Hardiman. Як мінімум, багато важили - цілих 230 кг. За допомогою робота Power Loader людина піднімала вантаж вагою до 100 кг (правда, для цього включалися 18 електродвигунів!). Управління сконструйовано так, щоб з ним можна було впоратися майже інтуїтивно. Так що екзоскелет спробували використовувати під час ліквідації наслідків на АЕС в Фукусімі. Але досвід, як то кажуть, не вдався: конструкторам довелося відмовитися від громіздкої машини на користь більш компактного пристрою.
activelinkplsuit_1__
Тупикова модель. Гігант виявився незручний в експлуатації.
Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram
джерело: сьогодні На поле бою, звичайно, такий "повідець" неприпустимий, але в складських приміщеннях, де розетка поруч, чому б і ні?
