Zespół inżynierów z Vanderbilt ukończył projekt we współpracy z 101 Dywizja Powietrznodesantowa w Fort Campbell w celu zaprojektowania i przetestowania pierwszego w swoim rodzaju egzoszkieletu, który wspiera żołnierzy armii amerykańskiej uczestniczących w operacjach utrzymania i logistycznych. Egzoszkielet - Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply lub SABER - jest przygotowywany do produkcji i komercjalizacji przez HeroWear oraz do użytku w terenie przez armię.

Ta praca jest częścią Projekt PathfinderJedną z dróg rozwoju Dowództwo Army Futures cele modernizacyjne. Programem kieruje Dowództwo Rozwoju Zdolności Bojowych Armii Stanów Zjednoczonych (DEVCOM), które wspiera innowacje w zakresie technologii inspirowanych żołnierzami, gotowych do realizacji misji i opartych na badaniach.

W zeszłym roku, Profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej Karl Zelik otrzymała roczną inwestycję w wysokości $1,2 miliona od DEVCOM i Civil-Military Innovation Institute Inc. Finansowanie wspierało współpracę z żołnierzami 101 Dywizji Powietrznodesantowej w celu opracowania SABER.

"To oddolne, skoncentrowane na żołnierzach podejście i sam projekt egzoszkieletu stanowią ogromne odejście od poprzednich prób egzoszkieletu, które nie spełniły potrzeb żołnierzy lub nie zostały przyjęte przez armię" - powiedział Zelik. "Pierwsze kilka miesięcy spędziliśmy na rozmowach, obserwacjach i spędzaniu czasu z żołnierzami. Nie próbowaliśmy stworzyć Iron Mana - złożonego, sztywnego, nierealistycznego kombinezonu na całe ciało. Zamiast tego zaczęliśmy od dogłębnego zrozumienia potrzeb żołnierzy, aby opracować lekkie, niskoprofilowe, niezasilane narzędzie do noszenia, które pomaga zapewnić bardzo potrzebną pomoc bez spowalniania żołnierzy lub zakłócania innych zadań operacyjnych ". 

Oceny biomechaniczne wykazały, że trzyfuntowy kombinezon zmniejszył obciążenie pleców żołnierzy o ponad 100 funtów podczas podnoszenia. Ponadto większość żołnierzy zwiększyła swoją wytrzymałość o ponad 60 procent podczas noszenia SABER. Przytłaczające 90 procent żołnierzy ankietowanych po testach operacyjnych w terenie w maju 2022 roku uważało, że egzokombinezon zwiększył ich zdolność do wykonywania zadań służbowych, a wszyscy z nich stwierdzili, że byliby skłonni nosić go w swojej pracy, gdyby został im udostępniony. 

"Ćwiczyliśmy tutaj misje ogniowe, przygotowując się do strzelania pociskami na żywo, wykonując wiele stanowisk, podnosząc haubicę, przenosząc ją cztery do pięciu razy dziennie i po prostu głęboko wkopując się w obronę" - powiedział sierżant Alfredo Vela, 101 Dywizja Powietrznodesantowa, 3-320 Artyleria Polowa, 13B. "Kombinezony naprawdę pomogły, zwłaszcza w dolnej części pleców przy całym tym ciężkim dźwiganiu, które wykonujemy. Naprawdę to doceniam, wiedząc, że istnieje zewnętrzna siła poza wojskiem, która projektuje ten sprzęt, aby pomóc nam poprawić siebie i lepiej wykonywać naszą pracę". 

Egzokombinezon jest obecnie przenoszony z badań i rozwoju w Vanderbilt do produkcji i komercjalizacji przez HeroWear. W maju 2022 r. DEVCOM SC rozpoczął finansowanie HeroWear, aby kontynuować współpracę z żołnierzami w celu udoskonalenia SABER i przygotowania go do dodatkowych ocen terenowych i masowej produkcji. HeroWear, w którym Zelik pełni funkcję dyrektora naukowego, zbuduje zaktualizowane prototypy dla żołnierzy jeszcze w tym roku. 

"SABER jest doskonałym przykładem tego, jak naukowcy Vanderbilt rozszerzają naszą kulturę współpracy poza uniwersytet, współpracując z partnerami wewnętrznymi i zewnętrznymi, aby katalizować nowe pomysły i rozwijać przełomowe odkrycia" - powiedziała wiceprezes ds. badań Padma Raghavan. 

Przed otrzymaniem funduszy Pathfinder na rozwój SABER, zespół Zelika rozpoczął pracę z żołnierzami w 2019 roku po tym, jak Vanderbilt podpisał pierwszą umowę o partnerstwie edukacyjnym z Army Futures Command. Następnie, w ramach programu Pathfinder, żołnierze angażowali się w częste wywiady, sprinty projektowe i testy terenowe, identyfikując krytyczne problemy utrudniające ich codzienne obowiązki w terenie.  

Nadmierny wysiłek fizyczny wyróżniał się jako problem wymagający szybkiego rozwiązania. Żołnierze współpracowali z naukowcami, inżynierami, ekspertami ds. tłumaczenia technologii i innymi partnerami wojskowymi, aby wspólnie opracować i przetestować prototypy SABER. Po 12 miesiącach iteracyjnego rozwoju, zespół Zelika zakończył pierwsze oceny SABERa pod koniec roku z udziałem około 25 żołnierzy w trzech bazach wojskowych:  

W ciągu ostatniego roku ponad 100 żołnierzy uczestniczyło w projektowaniu i testowaniu egzokombinezonu. Informacje zwrotne od żołnierzy na temat skuteczności SABERa, w połączeniu z wcześniejszymi walidacja naukowajest zachęcające, ponieważ u żołnierzy armii zdiagnozowano 460 urazów kręgosłupa każdego dnia, według Centrum Zdrowia Publicznego Armii Stanów Zjednoczonych. Urazy dolnej części pleców powodują ponad milion utraconych lub ograniczonych dni pracy dla żołnierzy każdego roku. 

"To było naprawdę świetne uczucie. Dużo wsparcia, zwłaszcza na plecach", powiedział st. sierż. Marrero Rivera, 101 Dywizja Powietrznodesantowa, specjalista ds. zaopatrzenia w ropę naftową, 92F. "Czułem się o wiele bezpieczniej... Pomoże mi to zapobiec przyszłym urazom... Jestem częścią jednostki dystrybucyjnej, w której przenosimy amunicję i tego typu rzeczy. Więc jest to zdecydowanie coś, co naprawdę nam się przyda, zwłaszcza do podnoszenia skrzyń, węży i całego innego ciężkiego sprzętu, który ciągle przenosimy".

Urazy kręgosłupa to tylko jedna z kwestii, którą armia zajmuje się we współpracy z naukowcami z Vanderbilt. Innym jest wpływ sił uderzeniowych samolotów na sprawność i zdrowie żołnierzyzbadane przez Tonia Rexprofesor okulistyki i nauk o wzroku, przy wsparciu z funduszy zalążkowych Pathfinder. Te dwa projekty to wierzchołek góry lodowej Pathfinder w Vanderbilt. Kilka zespołów interdyscyplinarnych badaczy, żołnierzy i partnerów przemysłowych współpracuje nad dodatkowymi projektami, aby opracować pionierskie technologie, które mogą przynieść korzyści zarówno żołnierzom, jak i cywilom, wspierając uzupełniające się misje Army Futures Command i Vanderbilt w celu dalszej modernizacji armii amerykańskiej i poprawy kondycji ludzkiej. 

Źródło: Vanderbilt, 101st Airborne współpracują nad rozwojem egzoszkieletu dla żołnierzy w ramach inauguracyjnego projektu Pathfinder | Vanderbilt University (18.10.2022)