Exoeskeletoak
Azkenaldian gero eta gehiago entzuten den exoeskeletoei buruz, asmakizun honen historia XIX. Ezagutu nola aldatu den hamarkadetan zehar eta nolakoak izan ziren bere bilakaeran izandako inflexio puntuak.
1. Nikolai Yagnen patentearen ilustrazioa
1890 – Exoeskeletoa sortzeko lehen ideia berritzaileak XIX. 1890ean, Nicholas Yagn-ek Estatu Batuetan patentatu zuen (US 420179 A patente zk.) "Ibiltzea, korrika eta jauziak errazteko gailua" (1). Egurrez egindako armadura bat zen, eta horren helburua gudari baten abiadura handitzea zen kilometro askoko martxa batean. Diseinua inspirazio iturri bihurtu zen irtenbide egokiena bilatzeko.
1961 - 60ko hamarkadan, General Electric-ek, Comell-eko Unibertsitateko zientzialari talde batekin batera, giza ariketak onartzen dituen jantzi elektrohidrauliko bat sortzeko lanean hasi zen. Militarrekin Man Augmentation proiektuan lankidetzak Hardiman-en garapena ekarri zuen (2). Proiektuaren helburua gizakiaren mugimendu naturalak imitatzen dituen traje bat sortzea zen, ia 700 kg-ko objektuak altxatzeko aukera emanez. Mozorroak berak pisatzen zuen, baina pisu ukigarria 20 kg baino ez zen.
2. General Electric bero-trukagailu prototipoa
Proiektuak arrakasta izan zuen arren, bere erabilgarritasuna hutsala zela eta hasierako kopiak garestiak izango ziren. Haien mugikortasun-aukera mugatuek eta energia-sistema konplexuek azkenean gailu hauek erabilezin bihurtu zituzten. Probetan zehar, Hardiman-ek 350 kg bakarrik altxa ditzakeela ikusi zen, eta erabilera luzearekin mugimendu arriskutsuak eta koordinatuak ez egiteko joera duela. Prototipoaren garapenetik aurrera, beso bakarra utzi zen - gailuak 250 kg inguru pisatzen zuen, baina aurreko exoeskeletoa bezain praktikoa zen.
70ko hamarkada. “Tamaina, pisua, ezegonkortasuna eta potentzia arazoak zirela eta, Hardiman ez zen inoiz produkzioan sartu, baina Man-Mate industrialak 60ko hamarkadako teknologia batzuk erabili zituen. Teknologiaren eskubideak Western Space and Marinek erosi zituen, GE ingeniarietako batek sortua. Produktua gehiago garatu da eta gaur egun indar-feedbacka erabiliz 4500 kg-ra arte altxa ditzakeen beso robotiko handi baten moduan dago, altzairugintzarako aproposa da.
3. Serbiako Mihailo Pupin Institutuan eraikitako exoeskeletoak.
1972 – Lehen exoeskeleto aktiboak eta robot humanoideak Serbiako Mihailo Pupin Institutuan garatu zituen prof. Miomir Vukobratovitx. Lehenik eta behin, hankak mugitzeko sistemak garatu dira paraplejia duten pertsonen errehabilitazioa laguntzeko (3). Exoeskeleto aktiboak garatzerakoan, institutuak gizakien ibilaldia aztertzeko eta kontrolatzeko metodoak ere garatu zituen. Aurrerapen horietako batzuek gaur egungo errendimendu handiko robot humanoideen garapenean lagundu dute. 1972an, Belgradeko klinika ortopediko batean probatu zuten beheko muturren paralisirako programazio elektronikoa zuen exoeskeleto pneumatiko aktibo bat.
1985 “Los Alamos National Laboratory-ko ingeniari bat Pitman izeneko exoeskeletoa eraikitzen ari da, infanteentzako botere armadura. Gailuaren kontrola kasko berezi batean jarritako burezurreko gainazala miatzen duten sentsoreetan oinarritzen zen. Garai hartako teknologiaren gaitasunak kontuan hartuta, diseinu konplexuegia zen fabrikatzeko. Muga, batez ere, ordenagailuen konputazio-potentzia eskasa zen. Gainera, garuneko seinaleak prozesatzea eta exoeskeleto-mugimendu bihurtzea teknikoki ia ezinezkoa zen garai hartan.
4. Exoskeleton Lifesuit, Monty Reed-ek diseinatua.
1986 - Monty Reed, AEBetako armadako soldaduak bizkarrezurra hautsi zuen paraxutzotzean, biziraupen-jantzi exoeskeleto bat garatzen du (4). Robert Heinlein-en Starship Troopers zientzia-fikziozko eleberriko infanteria jantzi mugikorren deskribapenetan inspiratu zen, ospitalean sendatzen ari zela irakurri zuena. Hala ere, Reed ez zen bere gailuan lanean hasi 2001era arte. 2005ean, 4,8 erreskate-jantzia prototipo bat probatu zuen San Patrizio eguneko lasterketan, Seattlen, Washingtonen. Garatzaileak dio ibiltzeko abiadura errekorra ezarri duela robot jantzietan, 4 kilometro eginez 14 km/h-ko batez besteko abiaduran. Lifesuit 1,6 prototipoak 92 km egin zituen guztiz kargatuta eta XNUMX kg altxatu ahal izan zituen.
1990-gaur egun - HAL exoeskeletoaren lehen prototipoa Yoshiyuki Sankaik proposatu zuen (5), prof. Tsukubako Unibertsitatea. Sankaik hiru urte eman zituen -1990etik 1993ra- hanken mugimendua kontrolatzen duten neuronak identifikatzen. Berak eta bere taldeak beste lau urte behar izan zituzten ekipoaren prototipoak egiteko. mendearen hasieran garatu zen hirugarren HAL prototipoa ordenagailu batera konektatuta zegoen. Bateria berak ia 22 kg pisatzen zuen, eta horrek ez zuen oso praktikoa izan. Aitzitik, geroago HAL-5 modeloak 10 kg baino ez zituen pisatzen eta bateria eta kontrol-ordenagailua erabiltzailearen gerrian inguratuta zituen. HAL-5 gaur egun lau gorputz-adarretako exoeskeleto medikoa da (nahiz eta beheko gorputz-adarraren bertsio bakarra ere eskuragarri dagoen) Cyberdyne Inc konpainia japoniarrak fabrikatutakoa. Tsukubako Unibertsitatearekin elkarlanean.
5. Yoshiyuki Sankai irakasleak exoeskeleto ereduetako bat aurkezten du.
Gutxi gorabehera 2 ordu 40 minutu funtzionatzen du bai barrualdean eta baita kanpoan ere. Objektu astunak altxatzen laguntzen du. Kontrolak eta gidaritza kaxa barruan edukiontzietan kokatuta, exoeskeleto gehienen ezaugarri den "motxila" kentzea ahalbidetu zuen, batzuetan intsektu handi baten antza zuena. Hipertentsioa, osteoporosia eta edozein bihotzeko gaixotasuna duten pertsonek HAL erabili aurretik medikuarekin kontsultatu behar dute, eta kontraindikazioen artean, taupada-markagailu bat eta haurdunaldia daude, baina ez dira soilik. HAL FIT programaren barruan, fabrikatzaileak exoeskeleto batekin tratamendu saioak erabiltzeko aukera eskaintzen du gaixo eta osasuntsuentzat. HAL diseinatzaileak dio bertsio berritzearen hurrengo faseak erabiltzaileari askatasunez mugitzeko eta korrika egiteko aukera emango dion traje mehe bat sortzean zentratuko dela.
2000 - prof. Homayoun Kazeruni eta Ekso Bionics-eko bere taldea Universal Human Cargo Carrier edo HULC bat garatzen ari dira (6) haririk gabeko exoeskeleto bat da, gailu hidraulikoarekin. Bere helburua da gerrako soldaduei 90 kg-ko pisua duten zamak denbora luzez eramaten laguntzea, gehienez 16 km/h-ko abiadurarekin. Sistema jendaurrean aurkeztu zen AUSA Winter Symposium-en 26ko otsailaren 2009an, Lockheed Martinekin lizentzia-akordioa lortu zenean. Diseinu honetan erabiltzen den material nagusia titanioa da, material arina baina nahiko garestia da, propietate mekaniko eta erresistentzia handikoak.
Exoeskeletoak 68 kg-ko pisua duten objektuak garraiatzeko aukera ematen duten bentosak ditu (jasotzeko gailua). Energia litio-polimeroko lau piletatik hornitzen da, gailuaren funtzionamendu normala bermatzen dutenak karga optimoan 20 ordu arte. Exoeskeletoa hainbat borroka baldintzatan eta hainbat kargarekin probatu zen. 2012ko udazkenean esperimentu arrakastatsu batzuen ostean, Afganistanera bidali zuten, eta gatazka armatu batean probatu zuten. Iritzi positibo asko izan arren, proiektua bertan behera gelditu zen. Gertatu zenez, diseinuak zenbait mugimendu egitea zaildu zuen eta muskuluen karga handitu zuen, eta horrek bere sorreraren ideia orokorrarekin kontraesan zuen.
2001 – Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) proiektua, hasiera batean armadari zuzendua, abian da. Bere esparruan, emaitza itxaropentsuak lortu dira garrantzi praktikoa duten irtenbide autonomoen bidez. Lehenik eta behin, gailu robotizatu bat sortu zen, beheko gorputzean lotuta, hankei indar gehiago emateko. Ekipamendua Defense Advanced Research Projects Agency-k (DARPA) finantzatu zuen eta Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory-k garatu zuen, Kaliforniako Unibertsitateko Berkeley Ingeniaritza Mekanikoko Saileko dibisio batek. Berkeley-ko exoeskeleto-sistemak soldaduei karga handiak esfortzu txikiarekin eta edozein motatako lurren gainean garraiatzeko gaitasuna ematen die, hala nola janaria, erreskate-ekipoak, botikak, komunikazioak eta armak. Aplikazio militarrez gain, BLEEX proiektu zibilak garatzen ari da. Robotika eta Giza Ingeniaritza Laborategia honako irtenbide hauek ikertzen ari da gaur egun: ExoHiker - espedizio-kideentzat bereziki diseinatutako exoeskeletoa, non ekipamendu astunak garraiatzeko beharra dutenentzat, ExoClimber - muino garaietara igotzen diren pertsonentzako ekipamendua, Medical Exoskeleton - ezintasunen bat duten pertsonentzako exoeskeletoa. gaitasun fisikoak. beheko gorputz-adarraren mugikortasun-nahasteak.
8. Sarcos XOS 2 prototipoa martxan
testua
2010 – XOS 2 agertzen da (8) Sarcoseko XOS exoeskeletoaren jarraipena da. Lehenik eta behin, diseinu berria arinagoa eta fidagarriagoa bihurtu da, estatikoki 90 kg-ko pisua duten zamak altxatzeko aukera emanez. Gailuak cyborg baten antza du. Kontrola artikulazio artifizial gisa jokatzen duten hogeita hamar eragiletan oinarritzen da. Exoeskeletoak ordenagailu baten bidez eragileei seinaleak igortzen dizkieten hainbat sentsore ditu. Horrela, funtzionamendu leuna eta etengabea egiten da, eta erabiltzaileak ez du esfortzu handirik sentitzen. XOS pisua 68 kg da.
2011-gaur egun - AEBetako Elikagaien eta Drogen Administrazioak (FDA) ReWalk mediku exoeskeletoa onartzen du (9). Hankak sendotzeko indar-elementuak erabiltzen dituen sistema da eta paralisia duten pertsonei zuzen zutitu, ibiltzeko eta eskailerak igotzeko aukera ematen die. Motxila bateria batek ematen du energia. Kontrola erabiltzailearen mugimenduak detektatu eta zuzentzen dituen eskuko urrutiko aginte soil baten bidez egiten da. Israelgo Amit Goffer-ek diseinatu zuen guztia eta ReWalk Robotics Ltd-ek (jatorriz Argo Medical Technologies) saltzen ari da 85 PLN ingururen truke. dolarrak.
9 Pertsonak Ibiltzen dira ReWalk Exoskeletons
Askapenaren unean, ekipamendua bi bertsiotan zegoen eskuragarri - ReWalk I eta ReWalk P. Lehenengoa mediku-erakundeek ikerketa edo helburu terapeutikoetarako erabiltzen dute mediku profesional baten gainbegiratuta. ReWalk P pazienteek etxean edo gune publikoetan erabilera pertsonalerako pentsatuta dago. 2013ko urtarrilean, ReWalk Rehabilitation 2.0-ren bertsio eguneratua kaleratu zen. Honek pertsona altuen egokitzapena hobetu zuen eta kontrol-softwarea hobetu zuen. ReWalk erabiltzaileak makuluak erabiltzea eskatzen du. Gaixotasun kardiobaskularrak eta hezurren hauskortasuna aipatzen dira kontraindikazio gisa. Muga hazkundea ere bada, 1,6-1,9 m-ko tartean, eta gorputzaren pisua 100 kg-ra arte. Hau da auto bat gidatu dezakezun exoeskeleto bakarra.
10. Ex Bionics eLEGS
2012 Ekso Bionics, lehen Berkeley Bionics izenez ezagutzen zena, bere exoeskeleto medikoa ezagutarazi du. Proiektua bi urte lehenago hasi zen eLEGS izenarekin (10), eta paralisi-maila ezberdina duten pertsonen errehabilitaziorako zen. ReWalk bezala, eraikuntzak makuluak erabiltzea eskatzen du. Bateriak energia ematen du gutxienez sei orduko erabilerarako. Exo multzoak 100 mila inguru balio du. dolarrak. Polonian, Exo GT exoeskeletoaren proiektua ezagutzen da, gaixo neurologikoekin lan egiteko diseinatutako gailu medikoa. Bere diseinuari esker, oinez ibiltzea ahalbidetzen da, besteak beste, trazuak, bizkarrezur-muineko lesioak, esklerosi anizkoitza duten edo Guillain-Barré sindromea duten pazienteak. Ekipamenduak hainbat modutan funtziona dezake, pazientearen disfuntzio mailaren arabera.
2013 – Mindwalker-ek, adimenak kontrolatutako exoeskeleto-proiektuak, Europar Batasunaren finantzaketa jasotzen du. Diseinua Bruselako Unibertsitate Askeko eta Italiako Santa Lucia Fundazioko zientzialarien arteko lankidetzaren emaitza da. Ikertzaileek gailua kontrolatzeko modu desberdinak probatu zituzten: garun-neuro-ordenagailu interfazeak (BNCI) ondoen funtzionatzen duela uste dute, eta horrek pentsamenduekin kontrolatzeko aukera ematen du. Seinaleak garunaren eta ordenagailuaren artean pasatzen dira, bizkarrezur-muina saihestuz. Mindwalkerrek muskuluak lanean ari direnean pertsona baten azalaren gainazalean agertzen diren EMG seinaleak, hau da, potentzial txikiak (miopotentzialak izenekoak) mugimendu elektronikoko aginduetan bihurtzen ditu. Exoeskeletoa nahiko arina da, bateriarik gabe 30 kg baino ez ditu pisatzen. 100 kg-ko pisua duen heldu bat onartzen du.
2016 – Zuricheko (Suitza) ETH Unibertsitate Teknikoan, robot laguntzaileak erabiltzen dituzten desgaitasuna duten pertsonentzako Cybathlon kirol-lehiaketa antolatzen da. Diziplinetako bat exoeskeleto-lasterketa izan zen oztopo-ibilbide batean, beheko muturren paralisia duten pertsonentzat. Trebetasun eta teknologiaren erakustaldi honetan, exoeskeletoaren erabiltzaileek zereginak egin behar izan zituzten, hala nola, sofan eseri eta altxatu, maldetan ibiltzea, haitzak zapaltzea (sakonera gutxiko mendiko ibai bat zeharkatzean bezala) eta eskailerak igotzea. Inork ez zituela ariketa guztiak menperatzeko gai izan zen, eta talde azkarrenek 50 minutu baino gehiago behar izan zituzten 8 metroko oztopo ibilbidea egiteko. Hurrengo ekitaldia 2020an egingo da, exoeskeletoaren teknologiaren garapenaren adierazle gisa.
2019 – Erresuma Batuko Lympston-eko Commando Training Center-en udako erakustaldietan, Richard Browningek, Gravity Industries-eko asmatzaile eta zuzendari nagusiak, bere Daedalus Mark 1 exoeskeletozko jet-trajea erakutsi zuen, militarrei inpresio handia eragin ziena, eta ez britainiarrei bakarrik. Sei jet-motor txiki -horietako bi atzealdean instalatuta daude eta bi pare osagarri moduan beso bakoitzean- 600 m-ko altuerara igotzeko aukera ematen dute. Orain arte, 10 minuturako erregai nahikoa dago. hegaldia...
