Экзоскелеты - вчера, сегодня, завтра
12 декабря 2013
28472
97
Первое знакомство с экзоскелетом как специальным «костюмом», который бы позволил человеку быстрее двигаться и при этом эффективнее воевать, для меня состоялось в книге Роберта Хайнлайна «Звездный десант». Те, кто знакомы с этим произведением только по весьма неплохому одноименному фильму о борьбе с космическими жуками, могут удивиться, ведь там фигурировали обычные солдаты, которых сбрасывали на поле боя и которые вынуждены были сражаться почти так же, как сражаются современные войска. У Хайнлайна же, милитариста до мозга костей, который написал множество книг, описывающих различные варианты нашего с вами будущего, солдаты не бегали в косметических бронежилетах с автоматами в руках, нападая на инопланетные расы. Вместо этого они были закованы в металлическую броню, которая позволяла им выживать в безвоздушном пространстве и чужой атмосфере, перемещаться огромными прыжками и с помощью специальных ранцев, соединяла разрозненных солдат в одну боевую единицу, а заодно и несла на себе огромный запас вооружения, включая ядерные ракеты. Автор считал, что всякие человекоподобные боевые роботы, которых так любят японские аниматоры, не являются самым оптимальным видом «оружия» в будущем, поэтому и описал совсем другой вариант. Это было в 1959 году.
Вчера
Но не стоит думать, что он был первым. На самом деле, идея давно витала в воздухе и даже была описана в других произведениях, просто работа Хайнлайна оказалась самой заметной для широкого круга людей, ведь его книгами зачитывались и продолжают зачитываться целые поколения. Так что тот факт, что именно его работу часто приводят в пример как образец для создания правильного «силового доспеха», никого удивлять не должен.
Другое дело, что у истоков экзоскелета в том понимании, которое мы сегодня вкладываем в это слово, стояли совсем другие люди. Я думаю, многих людей, которые никогда не интересовались вопросом, может удивить тот факт, что изначально экзоскелет изобрел Николай Ягн из Санкт-Петербурга (да-да, не какого-то там зарубежного, а того, что в России) еще в 1890 году. Вы можете и сами поискать в сети патенты Эластипеда, которые были на него зарегистрированы. Бывший кочегар из Сызрани, он придумал множество весьма интересных приспособлений, пока не сделал специально с прицелом на Минобороны эластипед, чтобы сделать пехоту мобильнее и быстрее. Правда, особого отклика проект так и не нашел, прыгающих со специальными приспособлениями на ногах солдат армия создавать не пожелала, поэтому устройство было отложено в долгий ящик. А так, кто знает, может быть еще в середине прошлого века мы смогли бы уже наблюдать воочию полноценные экзоскелеты на наших войсках.
Тот самый эластипед
Американский изобретатель Лесли С. Келли в 1917 году предложил прототип похожего устройства, названного Педомотор. В нем использовался паровой двигатель. Педомотор помогал облегчить нагрузку на мышцы, но громоздкое устройство тоже не пошло в народ, оставшись в памяти в виде патента и увлекательной идеи, которой не суждено было воплотиться в жизнь в то время.
В 1937 году фантастические романы Е. Е. Смита популяризовали силовые доспехи. Книги оказались столь успешными, что в литературе и комиксах стали появляться различные варианты экзоскелетов, а уже в 1959 году, после романа Хайнлайна, всем стало понятно – за технологией стояло будущее, от которого грех было отказываться. И вот, в 1960-х годах, в Штатах появляются первые прототипы экзоскелетов – это и были первые реальные предки тех костюмов, которые сегодня появляются на выставках.
Сегодня
Современные экзоскелеты развиваются преимущественно по 2 направлениям – для медицинских целей и для военных нужд.
Медики вплотную присматриваются к технологии с 1986 года, когда было разработано решение LIFESUIT, которое бы позволило передвигаться парализованным людям. Собственно, технология после испытаний показала, что в 80% случаев парализованные конечности начинают восстанавливаться после использования этого экзоскелета, что можно назвать большим прорывом в медицине и позволит, когда все будет доведено до ума, людям быстрее восстанавливаться после травм или болезней.
LIFESUIT сегодня вполне можно приобрести и благодаря ему проходить восстанавливающую терапию. Экзоскелет движет руками и ногами пациента, позволяя парализованным больным заново учиться ходить.
Экзоскелеты Sarcos/Raytheon и Ekso Bionics/Lockheed Martin HULC разработаны для других целей – они увеличивают силу своего пользователя, затрачивая на это меньше энергии, чем если бы человек пользовался своей мускулатурой. Первый вариант позволяет без проблем переносить до 90кг веса, не ощущая нагрузки. Второй позволяет переносить тот же вес в специальном рюкзаке, закрепленном за спиной солдата, не сковывая его движений.
Так выглядит военный образец Sarcos/Raytheon
Оба экзоскелета в основном применяются для военных целей, но модифицированная версия HULC используется и в медицине, помогая пациентам с травмами снимать нагрузку с ног и облегчая их хождение.
Компания Ekso Bionics также разработала eLEGS, специальный гидравлический экзоскелет для частично парализованных пациентов, позволяя им передвигаться с использованием костылей или специальных ходуков. Этот экзоскелет помогает людям, которые не могут ходить сами по себе, стоять и перемещаться - а такое дорогого стоит.
Многие из нас смотрели фильм Терминатор. За создание компьютера, уничтожающего человечество там отвечала Cyberdyne Systems. Так вот, встречаем Cyberdyne HAL 5, роботизированный экзоскелет, который позволяет пользователю поднимать в 10 раз больший вес, чем он смог бы без костюма. Система с таким специфическим названием сегодня применяется в больницах Японии, и их не пугает никакое восстание машин.
Это HAL 4 - от HAL 5 внешне отличается только цветом. Но внутренняя начинка значительно лучше у новинки.
Естественно, это не все экзоскелеты, которые сегодня существуют – технологию постоянно развивают, переделывают, добавляют новый функционал. Сегодня экзоскелет из футуристического девайса постепенно превращается в повседневную вещь, которую можно встретить в научно-популярных журналах и в программах на телевидении. Военные экзоскелеты, по понятным причинам, развиваются куда быстрее, чем их гражданские собратья, но стоит кому-то объявить о новом функционале, как у конкурентов тут же выходит нечто похожее.
В литературе, особенно фантастической, подобные экзоскелеты и силовые доспехи тоже не являются редкостью. Наоборот, большая часть романов, которые так или иначе связаны с космическими войнами или сражениями против инопланетной угрозы, так или иначе связана с этим моментом. Экзоскелеты стали обыденной реальностью, которая все еще интересна, но никого не удивляет.
Кино и игры используют их на полную катушку. И если фильмов, в которых герои носят подобные «каркасы», все еще мало, они появляются – например, можно вспомнить недавний Элизиум. В играх же каким-нибудь силовым доспехом можно объяснить все условности. Восстанавливающееся здоровье, переноска большого числа видов вооружения, HUD, щиты – весь этот функционал спокойно списывается на силовой костюм или доспех, и игрок не чувствует никаких проблем с этим.
Наиболее яркими представителями экзоскелетов в играх можно назвать костюмы в Halo, которые как раз и дают щиты герою, да еще и позволяют ему перемещаться на дальние расстояния (с использованием ранца, который крепится к костюму), а также Gears из Gears of War и костюм героя в Crysis, обладающий вообще огромным количеством возможностей. С последним персонаж и сильнее, и бегает быстрее, прыгает дальше, а еще становится невидимыми. А вот Hazmat Suit из Half-Life, по сути, экзоскелетом не является, так как толком ничего мистеру Фримену не улучшает.
Современный игропром вообще изобилует экзоскелетами разного толку, причем настолько, что уже и не отличить – перед нами хитрый скафандр или именно экзоскелет. Популярность последнего понятна и объяснима, так как игрок в проектах хочет ощущать свою мощь и превосходство над противником, а добиться этого с помощью введения чудодейственного костюма, который решает все физиологические проблемы «хилой человеческой оболочки», проще всего. И игроку себя идентифицировать с обычным человеком в крутом костюме зачастую морально куда проще, чем ассоциировать себя со стреляющим из глаз плазмой мутантом. Потому что вариант костюма, как не крути, реальнее.
Завтра
То, что в будущем экзоскелеты будут фигурировать в комиксах, книгах, фильмах и играх, понятно и так. Например, новые ролики фильмов насыщены подобными решениями. А находящаяся в производстве картина Edge of Tomorrow с Томом Крузом так вообще – рай для фаната экзоскелетов.
Но с развитием технологий производство их будет меняться, появятся более компактные, легкие модели, и как знать, может быть экзоскелеты навсегда войдут в нашу жизнь и станут вполне естественным дополнением к обычному человеческому телу?
Уже разрабатываются новые, более совершенные экзоскелеты, которые позволят парализованным и искалеченным людям функционировать на уровне с другими, здоровыми людьми. Сейчас, конечно, все это нужно значительно дорабатывать, но как знать, может лет через 10-20 все это будет спокойно работать рядом с нами.
В разработке уже находится модель, управляемая мыслью – она называется MINDWALKER. Так что нет ничего невозможного.
Прототип MindWalker
Для военных разрабатываются реактивные ранцы, которые в купе с экзоскелетами смогут сделать солдата мобильным и очень опасным. Да и костюм Железного Человека из комиксов тоже очень приглянулся разработчикам, ведь он позволит защитить солдата, сделать из него чуть ли не совершенное оружие.
Для гражданских служб создается RescueSUIT, который позволит поднять огромные бетонные блоки и вытащить людей из-под завалов и обломков.
Так что будущее – оно не так далеко. Просто мы об этом не так часто задумываемся.
Вчера
Но не стоит думать, что он был первым. На самом деле, идея давно витала в воздухе и даже была описана в других произведениях, просто работа Хайнлайна оказалась самой заметной для широкого круга людей, ведь его книгами зачитывались и продолжают зачитываться целые поколения. Так что тот факт, что именно его работу часто приводят в пример как образец для создания правильного «силового доспеха», никого удивлять не должен.
Другое дело, что у истоков экзоскелета в том понимании, которое мы сегодня вкладываем в это слово, стояли совсем другие люди. Я думаю, многих людей, которые никогда не интересовались вопросом, может удивить тот факт, что изначально экзоскелет изобрел Николай Ягн из Санкт-Петербурга (да-да, не какого-то там зарубежного, а того, что в России) еще в 1890 году. Вы можете и сами поискать в сети патенты Эластипеда, которые были на него зарегистрированы. Бывший кочегар из Сызрани, он придумал множество весьма интересных приспособлений, пока не сделал специально с прицелом на Минобороны эластипед, чтобы сделать пехоту мобильнее и быстрее. Правда, особого отклика проект так и не нашел, прыгающих со специальными приспособлениями на ногах солдат армия создавать не пожелала, поэтому устройство было отложено в долгий ящик. А так, кто знает, может быть еще в середине прошлого века мы смогли бы уже наблюдать воочию полноценные экзоскелеты на наших войсках.
Тот самый эластипед
Американский изобретатель Лесли С. Келли в 1917 году предложил прототип похожего устройства, названного Педомотор. В нем использовался паровой двигатель. Педомотор помогал облегчить нагрузку на мышцы, но громоздкое устройство тоже не пошло в народ, оставшись в памяти в виде патента и увлекательной идеи, которой не суждено было воплотиться в жизнь в то время.
В 1937 году фантастические романы Е. Е. Смита популяризовали силовые доспехи. Книги оказались столь успешными, что в литературе и комиксах стали появляться различные варианты экзоскелетов, а уже в 1959 году, после романа Хайнлайна, всем стало понятно – за технологией стояло будущее, от которого грех было отказываться. И вот, в 1960-х годах, в Штатах появляются первые прототипы экзоскелетов – это и были первые реальные предки тех костюмов, которые сегодня появляются на выставках.
Сегодня
Современные экзоскелеты развиваются преимущественно по 2 направлениям – для медицинских целей и для военных нужд.
Медики вплотную присматриваются к технологии с 1986 года, когда было разработано решение LIFESUIT, которое бы позволило передвигаться парализованным людям. Собственно, технология после испытаний показала, что в 80% случаев парализованные конечности начинают восстанавливаться после использования этого экзоскелета, что можно назвать большим прорывом в медицине и позволит, когда все будет доведено до ума, людям быстрее восстанавливаться после травм или болезней.
LIFESUIT сегодня вполне можно приобрести и благодаря ему проходить восстанавливающую терапию. Экзоскелет движет руками и ногами пациента, позволяя парализованным больным заново учиться ходить.
Экзоскелеты Sarcos/Raytheon и Ekso Bionics/Lockheed Martin HULC разработаны для других целей – они увеличивают силу своего пользователя, затрачивая на это меньше энергии, чем если бы человек пользовался своей мускулатурой. Первый вариант позволяет без проблем переносить до 90кг веса, не ощущая нагрузки. Второй позволяет переносить тот же вес в специальном рюкзаке, закрепленном за спиной солдата, не сковывая его движений.
Так выглядит военный образец Sarcos/Raytheon
Оба экзоскелета в основном применяются для военных целей, но модифицированная версия HULC используется и в медицине, помогая пациентам с травмами снимать нагрузку с ног и облегчая их хождение.
Компания Ekso Bionics также разработала eLEGS, специальный гидравлический экзоскелет для частично парализованных пациентов, позволяя им передвигаться с использованием костылей или специальных ходуков. Этот экзоскелет помогает людям, которые не могут ходить сами по себе, стоять и перемещаться - а такое дорогого стоит.
Многие из нас смотрели фильм Терминатор. За создание компьютера, уничтожающего человечество там отвечала Cyberdyne Systems. Так вот, встречаем Cyberdyne HAL 5, роботизированный экзоскелет, который позволяет пользователю поднимать в 10 раз больший вес, чем он смог бы без костюма. Система с таким специфическим названием сегодня применяется в больницах Японии, и их не пугает никакое восстание машин.
Это HAL 4 - от HAL 5 внешне отличается только цветом. Но внутренняя начинка значительно лучше у новинки.
Естественно, это не все экзоскелеты, которые сегодня существуют – технологию постоянно развивают, переделывают, добавляют новый функционал. Сегодня экзоскелет из футуристического девайса постепенно превращается в повседневную вещь, которую можно встретить в научно-популярных журналах и в программах на телевидении. Военные экзоскелеты, по понятным причинам, развиваются куда быстрее, чем их гражданские собратья, но стоит кому-то объявить о новом функционале, как у конкурентов тут же выходит нечто похожее.
В литературе, особенно фантастической, подобные экзоскелеты и силовые доспехи тоже не являются редкостью. Наоборот, большая часть романов, которые так или иначе связаны с космическими войнами или сражениями против инопланетной угрозы, так или иначе связана с этим моментом. Экзоскелеты стали обыденной реальностью, которая все еще интересна, но никого не удивляет.
Кино и игры используют их на полную катушку. И если фильмов, в которых герои носят подобные «каркасы», все еще мало, они появляются – например, можно вспомнить недавний Элизиум. В играх же каким-нибудь силовым доспехом можно объяснить все условности. Восстанавливающееся здоровье, переноска большого числа видов вооружения, HUD, щиты – весь этот функционал спокойно списывается на силовой костюм или доспех, и игрок не чувствует никаких проблем с этим.
Наиболее яркими представителями экзоскелетов в играх можно назвать костюмы в Halo, которые как раз и дают щиты герою, да еще и позволяют ему перемещаться на дальние расстояния (с использованием ранца, который крепится к костюму), а также Gears из Gears of War и костюм героя в Crysis, обладающий вообще огромным количеством возможностей. С последним персонаж и сильнее, и бегает быстрее, прыгает дальше, а еще становится невидимыми. А вот Hazmat Suit из Half-Life, по сути, экзоскелетом не является, так как толком ничего мистеру Фримену не улучшает.
Современный игропром вообще изобилует экзоскелетами разного толку, причем настолько, что уже и не отличить – перед нами хитрый скафандр или именно экзоскелет. Популярность последнего понятна и объяснима, так как игрок в проектах хочет ощущать свою мощь и превосходство над противником, а добиться этого с помощью введения чудодейственного костюма, который решает все физиологические проблемы «хилой человеческой оболочки», проще всего. И игроку себя идентифицировать с обычным человеком в крутом костюме зачастую морально куда проще, чем ассоциировать себя со стреляющим из глаз плазмой мутантом. Потому что вариант костюма, как не крути, реальнее.
Завтра
То, что в будущем экзоскелеты будут фигурировать в комиксах, книгах, фильмах и играх, понятно и так. Например, новые ролики фильмов насыщены подобными решениями. А находящаяся в производстве картина Edge of Tomorrow с Томом Крузом так вообще – рай для фаната экзоскелетов.
Но с развитием технологий производство их будет меняться, появятся более компактные, легкие модели, и как знать, может быть экзоскелеты навсегда войдут в нашу жизнь и станут вполне естественным дополнением к обычному человеческому телу?
Уже разрабатываются новые, более совершенные экзоскелеты, которые позволят парализованным и искалеченным людям функционировать на уровне с другими, здоровыми людьми. Сейчас, конечно, все это нужно значительно дорабатывать, но как знать, может лет через 10-20 все это будет спокойно работать рядом с нами.
В разработке уже находится модель, управляемая мыслью – она называется MINDWALKER. Так что нет ничего невозможного.
Прототип MindWalker
Для военных разрабатываются реактивные ранцы, которые в купе с экзоскелетами смогут сделать солдата мобильным и очень опасным. Да и костюм Железного Человека из комиксов тоже очень приглянулся разработчикам, ведь он позволит защитить солдата, сделать из него чуть ли не совершенное оружие.
Для гражданских служб создается RescueSUIT, который позволит поднять огромные бетонные блоки и вытащить людей из-под завалов и обломков.
Так что будущее – оно не так далеко. Просто мы об этом не так часто задумываемся.