Видели ли Вы последний китайский блокбастер "Блуждающие Земли 2"? Если нет, то предупреждение о спойлерах.
В фильме оживает классический троп научной фантастики: Экзоскелеты.
Хотя "Блуждающие Земли 2" - это в первую очередь плод воображения режиссера, изображение экзоскелетов близко к реальности. Вот небольшая деталь: из-за большой нагрузки на реквизит для съемок на открытом воздухе съемочная группа решила транспортировать его с помощью экзоскелетов, разработанных китайской робототехнической компанией ULS Robotics.
Активные и пассивные экзоскелеты, объяснение
В реальной жизни экзоскелеты носят по той же причине, что и герои фильма: для поддержки и помощи в передвижении. Поэтому они вполне применимы в сфере здравоохранения. Например, пациентам с гемиплегией или ограниченной подвижностью могут быть установлены экзоскелеты для контроля диапазона движений, что может повысить эффективность физической реабилитации.
Экзоскелеты, используемые в данном контексте, обычно называют пассивными экзоскелетами. Эти роботизированные носимые устройства могут быть оснащены для поддержки и тренировки физической активности пациентов во время физической реабилитации. Медицинские экзоскелеты, как правило, не требуют электричества для работы и ориентированы на ограничения. Ограничивая физические движения пациентов в различных точках тела, например, в коленных суставах, они помогают имитировать естественную походку, что потенциально улучшает результаты реабилитации.
Их снижающие вес и амортизирующие свойства также могут помочь пациентам лучше переносить тяжесть сеансов физиотерапии, особенно тем, кто испытывает значительную физическую неподвижность.
Медицинские экзоскелеты изначально были в центре внимания Чжэньхуа Сю, основателя компании ULS Robotics, когда он начал разрабатывать эту технологию. Однако Сюю было трудно преодолеть внешние ограничения технологии: высокую стоимость и отсутствие альтернативных вариантов использования. В то время экзоскелеты использовались в основном в больницах и были непомерно дорогими для обычного человека: каждая единица стоила более тысячи долларов.
Помимо медицинских применений, технология экзоскелетов актуальна как в военном, так и в промышленном секторе. В частности, фабрики, как правило, более открыты для продвижения и внедрения технологии, что создает более благоприятные условия для ее развития.
Экзоскелеты, используемые в промышленной деятельности, могут напоминать то, что принято считать "научно-фантастической броней". Они относятся к категории активных экзоскелетов и обычно используются для повышения физической силы и выносливости, сохраняя при этом гибкость движений. Поэтому такие экзоскелеты полезны при выполнении трудоемких задач, таких как строительство и добыча полезных ископаемых, особенно в недетерминированных сценариях.
Современные экзоскелеты, применяемые в промышленности, можно разделить на два типа: полнотелые и модульные. Модульные экзоскелеты предназначены только для определенных частей тела, например, талии или конечностей. Они также могут быть разделены на подкатегории в зависимости от объема оказываемой помощи и, как правило, выражаются в килограммах, что позволяет снизить вес:
Существуют и другие варианты экзоскелетов. Например, модульные экзоскелеты использовались для поддержки поясничного отдела позвоночника работников и, таким образом, снижали частоту профессиональных заболеваний, связанных с позвоночником.
По словам Сю, экзоскелеты ULS Robotics были разработаны для удовлетворения потребностей различных отраслей, включая логистику, производство бытовой техники, авиационную логистику, энергетические системы и многое другое. Ее экзоскелеты носят, в частности, шахтеры, трубоукладчики и транспортники. Для среднего рабочего, который переносит груз весом от 30 до 50 килограммов и нагибается более 1 000 раз в день, экзоскелеты могут обеспечить физическую поддержку, которая потенциально может изменить жизнь.
Путь к всеобщему признанию
Несмотря на то, что компания ULS Robotics получила сертификат CE в Европе, свидетельствующий о том, что ее продукция соответствует стандартам безопасности и качества Европейского Союза, рынку экзоскелетов предстоит пройти долгий путь развития, который все еще недостаточно развит в нескольких областях, таких как программное обеспечение, аппаратное обеспечение и другие аспекты, например, сырье.
Тем временем ULS Robotics постоянно совершенствует свои экзоскелеты, чтобы оптимизировать три ключевых аспекта: Стоимость, стабильность и компактность. В 2019 году поясной экзоскелет первого поколения весил 10 кг и мог нести максимальную нагрузку в 20 кг. Последняя версия теперь весит 5,8 кг и может нести на 50 % больше груза (30 кг), чем оригинальная версия.
Китайская робототехническая компания также создала платформу Интернета вещей, которая способна управлять экзоскелетами, собирая данные в режиме реального времени. Платформа предлагает настраиваемый пользовательский опыт, который позволяет адаптировать настройки к различным случаям использования. Например, пользователи могут настроить поддержку веса, обеспечиваемую экзоскелетом для каждой части тела, такой как бедра, руки и ноги. Программное обеспечение также позволяет отслеживать движения и окружающую обстановку, что облегчает анализ намерения двигаться.
ULS Robotics не одинока в области разработки экзоскелетов. Немецкая компания Ottobock, специализирующаяся на ортопедических технологиях, и японская компания Innophys являются примерами других разработчиков технологии экзоскелетов. Такие транснациональные корпорации, как Samsung и Honda, также изучают возможности использования экзоскелетов для обеспечения физической и мобильной поддержки пожилых людей.
Поскольку технология экзоскелетов все еще находится на ранней стадии развития, переломный момент, скорее всего, будет зависеть от ее принятия населением в ближайшем будущем, считает Сюй.
В промышленности экзоскелеты могут дополнить беспилотную или автономную робототехнику, улучшая взаимодействие человека и робота, прогнозируя и адаптируясь к поведенческим моделям. Они также могут использоваться работниками, которым необходимо быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде, особенно теми, кто занят в производстве, логистике и химической промышленности. Экзоскелеты могут повысить эффективность их работы, одновременно снижая риск профессиональных опасностей.
Кроме того, в странах со стареющей рабочей силой, таких как Япония, Южная Корея и некоторые страны Европы и США, законы об охране труда и растущий акцент на здоровье и безопасности открывают возможности для стимулирования спроса на экзоскелетные изделия.
Тем не менее, сроки достижения зрелости технологии экзоскелетов варьируются от компании к компании, в зависимости от аппаратных и программных аспектов.
Когда речь идет об оборудовании, специализированные компании могут иметь явные преимущества в плане технических деталей и дизайна.
Основная проблема, с которой по-прежнему сталкивается большинство компаний в этом секторе, - это отсутствие мощностей по производству чипов.
Что касается ULS Robotics, то ее опыт заключается в программном обеспечении, поскольку компания самостоятельно разработала свою основную технологию экзоскелета и всего за несколько лет оформила более 40 патентов и авторских прав на программное обеспечение. Усилия компании не остались незамеченными: недавно она закрыла раунд Серии А для финансирования разработки новых продуктов и маркетинговых усилий.
