एक्सोस्केलेटन

जरी अलीकडे एक्सोस्केलेटन्सबद्दल अधिकाधिक ऐकले गेले असले तरी, या शोधाचा इतिहास एकोणिसाव्या शतकात परत जातो. दशकांमध्ये ते कसे बदलले आहे आणि त्याच्या उत्क्रांतीमधील टर्निंग पॉइंट्स कसे दिसत होते ते शोधा. 

1. निकोलाई यज्ञच्या पेटंटचे चित्रण

1890 - एक्सोस्केलेटन तयार करण्याच्या पहिल्या नाविन्यपूर्ण कल्पना १९व्या शतकातील आहेत. 1890 मध्ये, निकोलस याग्नने युनायटेड स्टेट्समध्ये पेटंट घेतले (पेटंट क्रमांक US 420179 A) "चालणे, धावणे आणि उडी मारणे सुलभ करण्यासाठी एक उपकरण" (1). हे लाकडापासून बनवलेले चिलखत होते, ज्याचा उद्देश अनेक किलोमीटरच्या मोर्चादरम्यान योद्धाचा वेग वाढवणे हा होता. इष्टतम समाधानासाठी पुढील शोधासाठी डिझाइन प्रेरणा स्त्रोत बनले.

1961 - 60 च्या दशकात, जनरल इलेक्ट्रिकने कॉमेल विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांच्या गटासह, मानवी व्यायामास समर्थन देणारा इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक सूट तयार करण्याचे काम सुरू केले. मॅन ऑगमेंटेशन प्रकल्पावर सैन्याच्या सहकार्यामुळे हार्डीमनचा विकास झाला (2). माणसाच्या नैसर्गिक हालचालींची नक्कल करणारा सूट तयार करणे हा या प्रकल्पाचा उद्देश होता, ज्यामुळे त्याला जवळपास ७०० किलो वजनाच्या वस्तू उचलता येतील. पोशाखाचे वजन समान होते, परंतु मूर्त वजन फक्त 700 किलो होते.

2. सामान्य इलेक्ट्रिक प्रोटोटाइप हीट एक्सचेंजर

प्रकल्पाचे यश असूनही, हे निष्पन्न झाले की त्याची उपयुक्तता नगण्य होती आणि प्रारंभिक प्रती महाग होतील. त्यांचे मर्यादित हालचाल पर्याय आणि जटिल उर्जा प्रणालीमुळे अखेरीस ही उपकरणे निरुपयोगी झाली. चाचणी दरम्यान, असे दिसून आले की हार्डीमन केवळ 350 किलो वजन उचलू शकतो आणि दीर्घकाळापर्यंत वापरल्यास धोकादायक, असंबद्ध हालचालींची प्रवृत्ती असते. प्रोटोटाइपच्या पुढील विकासापासून, फक्त एक हात सोडला गेला - डिव्हाइसचे वजन सुमारे 250 किलो होते, परंतु ते मागील एक्सोस्केलेटनसारखेच अव्यवहार्य होते.

70-एस. “त्याचा आकार, वजन, अस्थिरता आणि उर्जा समस्यांमुळे, हार्डीमन कधीही उत्पादनात गेले नाही, परंतु औद्योगिक मॅन-मेटने 60 च्या दशकातील काही तंत्रज्ञान वापरले. GE अभियंत्यांपैकी एकाने स्थापन केलेल्या वेस्टर्न स्पेस आणि मरीनने तंत्रज्ञानाचे अधिकार विकत घेतले. उत्पादन अधिक विकसित केले गेले आहे आणि आज ते एका मोठ्या रोबोटिक हाताच्या रूपात अस्तित्वात आहे जे बल अभिप्राय वापरून 4500 किलो वजन उचलू शकते, ज्यामुळे ते स्टील उद्योगासाठी आदर्श आहे.

3. सर्बियातील मिहाइलो पपिन इन्स्टिट्यूटमध्ये बांधलेले एक्सोस्केलेटन.

1972 - सर्बियातील मिहाइलो पुपिन इन्स्टिट्यूटमध्ये प्रोफेसर यांच्या नेतृत्वाखालील गटाद्वारे प्रारंभिक सक्रिय एक्सोस्केलेटन आणि ह्युमनॉइड रोबोट्स विकसित केले गेले. मिओमिर वुकोब्राटोविच. प्रथम, पॅराप्लेजिया (पॅराप्लेजिया) ग्रस्त लोकांच्या पुनर्वसनास समर्थन देण्यासाठी पायांच्या हालचालीची प्रणाली विकसित केली गेली आहे.3). सक्रिय एक्सोस्केलेटन विकसित करताना, संस्थेने मानवी चालाचे विश्लेषण आणि नियंत्रण करण्याच्या पद्धती देखील विकसित केल्या. यापैकी काही प्रगतीने आजच्या उच्च कार्यक्षम मानवीय रोबोटच्या विकासास हातभार लावला आहे. 1972 मध्ये, बेलग्रेडमधील ऑर्थोपेडिक क्लिनिकमध्ये खालच्या बाजूंच्या अर्धांगवायूसाठी इलेक्ट्रॉनिक प्रोग्रामिंगसह सक्रिय वायवीय एक्सोस्केलेटनची चाचणी घेण्यात आली.

1985 “लॉस अलामोस नॅशनल लॅबोरेटरीतील एक अभियंता पायदळ सैनिकांसाठी पिटमॅन नावाचा एक एक्सोस्केलेटन बनवत आहे. डिव्हाइसचे नियंत्रण विशेष हेल्मेटमध्ये ठेवलेल्या कवटीच्या पृष्ठभागावर स्कॅन करणार्या सेन्सर्सवर आधारित होते. त्यावेळच्या तंत्रज्ञानाची क्षमता लक्षात घेता, ते तयार करणे खूप गुंतागुंतीचे होते. ही मर्यादा प्रामुख्याने संगणकाची अपुरी संगणकीय शक्ती होती. याव्यतिरिक्त, मेंदूच्या सिग्नलवर प्रक्रिया करणे आणि त्यांना एक्सोस्केलेटन हालचालींमध्ये रूपांतरित करणे त्या वेळी तांत्रिकदृष्ट्या व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य होते.

4. एक्सोस्केलेटन लाइफसूट, मॉन्टी रीड यांनी डिझाइन केलेले.

1986 - मॉन्टी रीड, यूएस आर्मीचा सैनिक ज्याने स्कायडायव्हिंग करताना त्याच्या मणक्याला फ्रॅक्चर केले होते, त्याने सर्व्हायव्हल सूट एक्सोस्केलेटन विकसित केला (4). रॉबर्ट हेनलेनच्या स्टारशिप ट्रोपर्स या विज्ञानकथा कादंबरीतील मोबाईल इन्फंट्री सूटच्या वर्णनावरून त्याला प्रेरणा मिळाली, जी त्याने रुग्णालयात बरे होत असताना वाचली. तथापि, रीडने 2001 पर्यंत त्याच्या डिव्हाइसवर काम सुरू केले नाही. 2005 मध्ये, त्याने सिएटल, वॉशिंग्टन येथे सेंट पॅट्रिक डे रेसमध्ये प्रोटोटाइप 4,8 रेस्क्यू सूटची चाचणी केली. डेव्हलपरने रोबोट सूटमध्ये 4 किमी/ताशी सरासरी वेगाने 14 किलोमीटर अंतर कापून चालण्याचा वेगाचा विक्रम प्रस्थापित केल्याचा दावा केला आहे. प्रोटोटाइप लाइफसूट 1,6 पूर्ण चार्ज होऊन 92 किमी जाण्यास सक्षम होता आणि XNUMX किलो वजन उचलू शकतो.

1990-सध्याचे - एचएएल एक्सोस्केलेटनचा पहिला प्रोटोटाइप योशियुकी संकाई यांनी प्रस्तावित केला होता (5), प्रा. सुकुबा विद्यापीठ. सनकाई यांनी तीन वर्षे घालवली - 1990 ते 1993 - पायांच्या हालचाली नियंत्रित करणारे न्यूरॉन्स ओळखण्यासाठी. उपकरणे तयार करण्यासाठी त्याला आणि त्याच्या टीमला आणखी चार वर्षे लागली. 22 व्या शतकाच्या सुरुवातीला विकसित झालेला तिसरा HAL प्रोटोटाइप संगणकाशी जोडलेला होता. बॅटरीचे वजन जवळजवळ 5 किलो होते, ज्यामुळे ते खूप अव्यवहार्य होते. याउलट, नंतरचे मॉडेल HAL-10 चे वजन फक्त 5 किलो होते आणि त्यात बॅटरी आणि कंट्रोल कॉम्प्युटर वापरकर्त्याच्या कमरेभोवती गुंडाळलेले होते. HAL-XNUMX हे सध्या जपानी कंपनी Cyberdyne Inc द्वारे निर्मित चार-अंगांचे वैद्यकीय एक्सोस्केलेटन आहे (जरी खालच्या-अंग-मात्र आवृत्ती देखील उपलब्ध आहे). सुकुबा विद्यापीठाच्या सहकार्याने.

5. प्रोफेसर योशियुकी सानकाई एक्सोस्केलेटन मॉडेलपैकी एक सादर करतात.

घरामध्ये आणि घराबाहेर अंदाजे 2 तास 40 मिनिटे काम करते. जड वस्तू उचलण्यास मदत होते. केसच्या आतील कंटेनरमधील नियंत्रणे आणि ड्राईव्हच्या स्थानामुळे "बॅकपॅक" पासून मुक्त होणे शक्य झाले, जे बहुतेक एक्सोस्केलेटनचे वैशिष्ट्य आहे, कधीकधी मोठ्या कीटकांसारखे असते. हायपरटेन्शन, ऑस्टिओपोरोसिस आणि हृदयाची कोणतीही स्थिती असलेल्या लोकांनी एचएएल वापरण्यापूर्वी डॉक्टरांचा सल्ला घ्यावा आणि विरोधाभासांमध्ये पेसमेकर आणि गर्भधारणा यांचा समावेश आहे, परंतु इतकेच मर्यादित नाही. HAL FIT प्रोग्रामचा एक भाग म्हणून, निर्माता आजारी आणि निरोगी लोकांसाठी एक्सोस्केलेटनसह उपचार सत्रे वापरण्याची शक्यता प्रदान करतो. एचएएलच्या डिझायनरचा दावा आहे की अपग्रेडचे पुढील टप्पे एक पातळ सूट तयार करण्यावर लक्ष केंद्रित करतील जे वापरकर्त्याला मुक्तपणे फिरू शकेल आणि धावू शकेल. 

2000 - प्रा. Homayoun Kazeruni आणि Ekso Bionics मधील त्यांची टीम युनिव्हर्सल ह्युमन कार्गो कॅरिअर किंवा HULC विकसित करत आहेत.6) हायड्रॉलिक ड्राइव्हसह वायरलेस एक्सोस्केलेटन आहे. लढाऊ सैनिकांना जास्तीत जास्त १६ किमी/तास या वेगाने ९० किलोपर्यंतचे भार वाहण्यास मदत करणे हा त्याचा उद्देश आहे. 90 फेब्रुवारी 16 रोजी लॉकहीड मार्टिनसोबत परवाना करार झाला तेव्हा AUSA हिवाळी परिसंवादात या प्रणालीचे लोकांसमोर अनावरण करण्यात आले. या डिझाइनमध्ये वापरलेली प्रबळ सामग्री टायटॅनियम आहे, एक हलकी परंतु तुलनेने महाग सामग्री ज्यामध्ये उच्च यांत्रिक आणि सामर्थ्य गुणधर्म आहेत.

एक्सोस्केलेटन सक्शन कपसह सुसज्ज आहे जे तुम्हाला 68 किलो (लिफ्टिंग डिव्हाइस) पर्यंत वजनाच्या वस्तू वाहून नेण्याची परवानगी देतात. चार लिथियम-पॉलिमर बॅटरींमधून वीज पुरवली जाते, जी 20 तासांपर्यंत इष्टतम लोडवर डिव्हाइसचे सामान्य ऑपरेशन सुनिश्चित करते. एक्सोस्केलेटनची विविध लढाऊ परिस्थितींमध्ये आणि विविध भारांसह चाचणी केली गेली. 2012 च्या शरद ऋतूतील यशस्वी प्रयोगांच्या मालिकेनंतर, त्याला अफगाणिस्तानला पाठवण्यात आले, जेथे सशस्त्र संघर्षादरम्यान त्याची चाचणी घेण्यात आली. अनेक सकारात्मक पुनरावलोकने असूनही, प्रकल्प स्थगित करण्यात आला. जसे हे दिसून आले की, डिझाइनमुळे विशिष्ट हालचाली करणे कठीण झाले आणि प्रत्यक्षात स्नायूंवर भार वाढला, ज्यामुळे त्याच्या निर्मितीच्या सामान्य कल्पनेला विरोध झाला.

2001 - बर्कले लोअर एक्स्ट्रिमिटी एक्सोस्केलेटन (BLEEX) प्रकल्प, मूळत: लष्करासाठी, सुरू आहे. त्याच्या चौकटीत, व्यावहारिक महत्त्वाच्या स्वायत्त समाधानाच्या स्वरूपात आशादायक परिणाम प्राप्त झाले आहेत. सर्वप्रथम, एक रोबोटिक उपकरण तयार केले गेले, जे पायांना अतिरिक्त ताकद देण्यासाठी खालच्या शरीराला जोडले गेले. या उपकरणांना डिफेन्स अॅडव्हान्स्ड रिसर्च प्रोजेक्ट एजन्सी (DARPA) द्वारे निधी दिला गेला आणि बर्कले रोबोटिक्स अँड ह्युमन इंजिनिअरिंग लॅबोरेटरी, कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, बर्कले यांत्रिक अभियांत्रिकी विभागाच्या विभागाद्वारे विकसित केले गेले. बर्कले एक्सोस्केलेटन सिस्टीम सैनिकांना कमीतकमी प्रयत्नात आणि कोणत्याही प्रकारच्या भूभागावर, जसे की अन्न, बचाव उपकरणे, प्रथमोपचार किट, संप्रेषण आणि शस्त्रे वाहून नेण्याची क्षमता देते. लष्करी अनुप्रयोगांव्यतिरिक्त, BLEEX सध्या नागरी प्रकल्प विकसित करत आहे. रोबोटिक्स आणि मानव अभियांत्रिकी प्रयोगशाळा सध्या खालील उपायांची तपासणी करत आहे: ExoHiker - एक एक्सोस्केलेटन मुख्यत्वे मोहिमेच्या सदस्यांसाठी डिझाइन केलेले आहे जेथे अवजड उपकरणे वाहतूक करण्याची गरज आहे, ExoClimber - उंच टेकड्यांवर चढणाऱ्या लोकांसाठी उपकरणे, वैद्यकीय एक्सोस्केलेटन - अपंग लोकांसाठी एक एक्सोस्केलेटन शारीरिक क्षमता. खालच्या अंगांचे हालचाल विकार.

8. प्रोटोटाइप Sarcos XOS 2 कृतीत आहे

मजकूर

2010 - XOS 2 दिसते (8) हे सारकोसच्या XOS एक्सोस्केलेटनचे एक निरंतरता आहे. सर्व प्रथम, नवीन डिझाइन हलके आणि अधिक विश्वासार्ह बनले आहे, ज्यामुळे तुम्हाला 90 किलोग्रॅम पर्यंतचे भार स्थिरपणे उचलता येते. हे उपकरण सायबोर्गसारखे दिसते. नियंत्रण तीस अॅक्ट्युएटरवर आधारित आहे जे कृत्रिम सांध्यासारखे कार्य करतात. एक्सोस्केलेटनमध्ये अनेक सेन्सर्स असतात जे संगणकाद्वारे अॅक्ट्युएटर्सना सिग्नल प्रसारित करतात. अशा प्रकारे, गुळगुळीत आणि सतत ऑपरेशन होते आणि वापरकर्त्याला कोणतेही महत्त्वपूर्ण प्रयत्न वाटत नाहीत. XOS चे वजन 68 किलो आहे.

2011-सध्याचे - यूएस फूड अँड ड्रग अॅडमिनिस्ट्रेशन (FDA) ने रीवॉक मेडिकल एक्सोस्केलेटनला मान्यता दिली (9). ही एक अशी प्रणाली आहे जी पाय मजबूत करण्यासाठी ताकद घटकांचा वापर करते आणि अर्धांगवायू असलेल्या लोकांना सरळ उभे राहण्यास, चालण्यास आणि पायऱ्या चढण्यास अनुमती देते. बॅकपॅकच्या बॅटरीद्वारे ऊर्जा दिली जाते. हे नियंत्रण साध्या हाताने धरलेले रिमोट कंट्रोल वापरून केले जाते जे वापरकर्त्याच्या हालचाली ओळखते आणि दुरुस्त करते. संपूर्ण गोष्ट इस्रायलच्या अमित गॉफरने डिझाइन केली होती आणि रीवॉक रोबोटिक्स लिमिटेड (मूळतः अर्गो मेडिकल टेक्नॉलॉजीज) द्वारे सुमारे PLN 85 मध्ये विकली जात आहे. डॉलर्स

9 लोक ReWalk Exoskeletons मध्ये चालतात

प्रकाशनाच्या वेळी, उपकरणे दोन आवृत्त्यांमध्ये उपलब्ध होती - ReWalk I आणि ReWalk P. प्रथम वैद्यकीय संस्थांद्वारे वैद्यकीय व्यावसायिकांच्या देखरेखीखाली संशोधन किंवा उपचारात्मक हेतूंसाठी वापरली जाते. ReWalk P हे रुग्णांच्या घरी किंवा सार्वजनिक ठिकाणी वैयक्तिक वापरासाठी आहे. जानेवारी २०१३ मध्ये, ReWalk Rehabilitation 2013 ची अद्ययावत आवृत्ती प्रसिद्ध झाली. यामुळे उंच लोकांसाठी योग्यता सुधारली आणि नियंत्रण सॉफ्टवेअर सुधारले. ReWalk साठी वापरकर्त्याने क्रॅच वापरणे आवश्यक आहे. हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी रोग आणि हाडांच्या नाजूकपणाचा उल्लेख contraindication म्हणून केला जातो. 2.0-1,6 मीटरच्या आत वाढ आणि 1,9 किलो पर्यंत शरीराचे वजन ही मर्यादा देखील आहे. हे एकमेव एक्सोस्केलेटन आहे ज्यामध्ये तुम्ही कार चालवू शकता.

10. Ex Bionics eLEGS

2012 एक्सो बायोनिक्स, पूर्वी बर्कले बायोनिक्स म्हणून ओळखले जाते, त्याचे वैद्यकीय एक्सोस्केलेटन अनावरण करते. हा प्रकल्प दोन वर्षांपूर्वी eLEGS नावाने सुरू झाला.10), आणि वेगवेगळ्या प्रमाणात अर्धांगवायू असलेल्या लोकांच्या पुनर्वसनासाठी हेतू होता. ReWalk प्रमाणे, बांधकामासाठी क्रॅचचा वापर आवश्यक आहे. बॅटरी किमान सहा तासांच्या वापरासाठी ऊर्जा पुरवते. एक्सो सेटची किंमत सुमारे 100 हजार आहे. डॉलर्स पोलंडमध्ये, न्यूरोलॉजिकल रूग्णांसह कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले एक वैद्यकीय उपकरण एक्सोस्केलेटन एक्सो जीटीचा प्रकल्प ओळखला जातो. त्याची रचना स्ट्रोक, पाठीच्या कण्याला दुखापत झाल्यानंतर, एकाधिक स्क्लेरोसिस किंवा गुइलेन-बॅरे सिंड्रोम असलेल्या रुग्णांसह चालण्याची परवानगी देते. रुग्णाच्या बिघडलेल्या कार्याच्या डिग्रीवर अवलंबून, उपकरणे अनेक भिन्न मोडमध्ये कार्य करू शकतात.

2013 - माइंडवॉकर, एक मन-नियंत्रित एक्सोस्केलेटन प्रकल्प, युरोपियन युनियनकडून निधी प्राप्त करतो. ब्रुसेल्सच्या फ्री युनिव्हर्सिटी आणि इटलीतील सांता लुसिया फाउंडेशन यांच्यातील शास्त्रज्ञांच्या सहकार्याचा परिणाम आहे. संशोधकांनी डिव्हाइस नियंत्रित करण्यासाठी वेगवेगळ्या मार्गांची चाचणी केली - त्यांचा असा विश्वास आहे की मेंदू-न्यूरो-कॉम्प्युटर इंटरफेस (BNCI) सर्वोत्तम कार्य करते, जे तुम्हाला विचारांसह नियंत्रित करण्यास अनुमती देते. मेंदू आणि संगणकादरम्यान पाठीच्या कण्याला बायपास करून सिग्नल जातात. माइंडवॉकर ईएमजी सिग्नल्स, म्हणजे, स्नायू काम करत असताना एखाद्या व्यक्तीच्या त्वचेच्या पृष्ठभागावर दिसणारी लहान क्षमता (ज्याला मायोपोटेंशियल म्हणतात) इलेक्ट्रॉनिक हालचाली आदेशांमध्ये रूपांतरित करते. एक्सोस्केलेटन खूप हलके आहे, बॅटरीशिवाय फक्त 30 किलो वजनाचे आहे. हे 100 किलो वजनाच्या प्रौढ व्यक्तीला आधार देईल.

2016 – स्वित्झर्लंडमधील झुरिच येथील ETH टेक्निकल युनिव्हर्सिटी, सहाय्यक रोबोट्स वापरून अपंग लोकांसाठी पहिली सायबॅथलॉन क्रीडा स्पर्धा आयोजित करते. खालच्या अंगांचा अर्धांगवायू असलेल्या लोकांसाठी अडथळ्याच्या कोर्सवर एक्सोस्केलेटन शर्यत ही एक शिस्त होती. कौशल्य आणि तंत्रज्ञानाच्या या प्रात्यक्षिकात, एक्सोस्केलेटन वापरकर्त्यांना सोफ्यावर बसणे आणि उठणे, उतारावर चालणे, खडकांवर पाऊल टाकणे (जसे की उथळ पर्वत नदी ओलांडणे), आणि पायऱ्या चढणे यासारखी कामे करावी लागली. असे दिसून आले की सर्व व्यायामांमध्ये कोणीही प्रभुत्व मिळवू शकला नाही आणि सर्वात वेगवान संघांना 50-मीटर अडथळा कोर्स पूर्ण करण्यासाठी 8 मिनिटांपेक्षा जास्त वेळ लागला. एक्सोस्केलेटन तंत्रज्ञानाच्या विकासाचे सूचक म्हणून पुढील कार्यक्रम 2020 मध्ये होईल.

2019 - लिम्पस्टन, यूके येथील कमांडो ट्रेनिंग सेंटरमध्ये उन्हाळ्याच्या प्रात्यक्षिकांमध्ये, ग्रॅव्हिटी इंडस्ट्रीजचे शोधक आणि सीईओ रिचर्ड ब्राउनिंग यांनी त्यांचा डेडालस मार्क 1 एक्सोस्केलेटन जेट सूट दाखवला, ज्याने केवळ ब्रिटिशांवरच नव्हे तर लष्करावरही मोठी छाप पाडली. सहा लहान जेट इंजिन - त्यापैकी दोन मागे आणि दोन प्रत्येक हातावर अतिरिक्त जोड्यांच्या स्वरूपात स्थापित केले आहेत - तुम्हाला 600 मीटर पर्यंत उंचीवर चढण्याची परवानगी देतात. आतापर्यंत, फक्त 10 मिनिटांसाठी पुरेसे इंधन आहे. उड्डाण...