Mark Lucas
0 
2319
98
v Hrana zítřka, kriticky uznávaný film sci-fi vydaný letos v létě, vojáci bojují s mimozemšťany poháněnými exoskeletony, které zvyšují jejich sílu, rychlost a obratnost. Na stříbrné obrazovce se vedle výbuchů a jiných nepřátel světa objevují myšlenky jako Hollywoodský vynález - ale je to blíže realitě, než byste si mysleli.
Výzkum v oblasti exoskeletů probíhá již více než století, což vedlo k řadě životaschopných prototypů. Překvapivě se však méně zaměřují na nadlidskou sílu a více na zlepšování vytrvalosti a kvality života. Vědci v této oblasti vidí budoucnost 4 Technologie, které by mohly změnit svět 4 Technologie, které by mohly změnit svět Právě teď je takový vzrušující čas být naživu, protože věda a technologie vrhají lidstvo dopředu tak neuvěřitelnou rychlostí. Kdo by si myslel před deseti lety, že budeme mít přístup na všechny na jeden dotek ... jako maratón místo sprintu.
Exo-History
Lidské exoskeletony se objevují v sci-fi příbězích od padesátých let, ale první skutečný exoskeleton byl vynalezen přes půl století dříve ruským vynálezcem Nicholasem Yagnem. Přes jeho zemi pobytu, on rozhodl se podat patent u patentového úřadu Spojených států v 1890. On popisoval jeho vynález jak:
[…] Několik pružin přizpůsobených k nesení váhy celého těla a ukládání a akumulaci síly, která je jim vyvíjena, spolu s energií vyvozovanou hybností takové mrtvé váhy, když je v pohybu. - Nicholas Yagn, vynálezce
Také použil jeho exoskelet “akumulátory stlačené kapaliny” k ukládání energie. Podle Nicholas, jeho vynález dal uživatelům lepší mobilitu a snížil napětí běhu a skákání na těle. Omlouváme se, parní punkové fanoušky; tohle nebyl stroj na smrt poháněný ozubenými koly.
První poháněný exoskeleton, nazývaný Hardiman, byl vyvinut společností General Electric na konci 60. let. Oblek byl masivní a brutální a vypadal podobně jako masivní bojové obleky, které si představili autoři sci-fi. Byl navržen tak, aby podstatně zesílil sílu uživatele, ale jeho vynálezci nikdy úplně nezničili požadavky na ovládání a napájení. Jak je uvedeno v závěrečné zprávě projektu:
Problém rozhraní člověk-stroj v prototypu Hardiman I byl závažný. Vysoký zisk, složitost vícespojkového systému a intimní propojení člověka a stroje vyvolaly mnoho konstrukčních omezení a kladly vysoké nároky na stávající technologii..
Selhání Hardimanu ukázalo extrémní obtížnost vývoje exoskeletu s technologií té doby. Další pokus nebyl učiněn až na počátku 90. let, kdy vědci v Kawasaki začali pracovat na obleku Power Assist, exoskeletu navrženém na pomoc lékařským profesionálům při pohybu imobilních pacientů.
Po přelomu století došlo k explozi nového vývoje. Japonská společnost Cyberdyne představila koncept exoskeletů HAL-3. Berkeley vyvinula exoskelet s nižším tělem zvaný Bleex, který pomáhá vojákům přenášet těžké náklady na velké vzdálenosti, a Honda sestavil pár exoskeletů s nižším tělem navrženým pro částečně mobilní lidi, kteří by jinak mohli potřebovat hůl nebo chodítko.
Zapíná se
Neúspěšný projekt Hardiman je druh obleku, o kterém si většina lidí myslí, když si řekne, že si představí exoskeleton. Mnozí z nás si vzpomínají na obrázky z fikce, jako je například slavný exoskeleton pilotovaný Sigourney Weaverem (nebo spíše kaskadérem skrytým za ní) v Cizinci.
Masivní exoskeleton jistě ohromí publikum, ale jeho praktické použití je omezené. Bateriím stále chybí vytrvalost potřebná k napájení zvířecího stroje po dlouhou dobu, a velký exoskeleton moc nedělá vysokozdvižný vozík, jeřáb nebo jiné vozidlo. Moderní exoskeletony se zaměřují na zlepšení lidí praktickými způsoby, které mohou být použity každý den v různých situacích.
Jedním z nejnovějších návrhů je Human Universal Load Carrier, nebo HULC, vojenský exoskeleton navržený Lockheed-Martinem, který výrazně zvyšuje fyzické schopnosti vojáků. Základní myšlenkou, jak uvedl programový manažer Jim Ni a podrobně popsanou ve firemní tiskové zprávě, je zvýšení vytrvalosti a síly a zároveň snížení rizika zranění..
[HULC] umožňuje vojákům dělat věci, které dnes nemohou dělat, a zároveň jim pomáhá chránit je před poraněním pohybového aparátu. - Jim Ni, programový manažer HULC
To se příliš neliší od výhod, které Nicholas Yagn pro svůj exoskelet získal před více než stoletím, ale moderní technologie znamená, že vědci mohou tento nápad lépe realizovat. HULC může pomoci pájejícím nést zatížení až 200 liber v různých terénech a zároveň minimalizovat riziko zranění, která by mohla vojáka v terénu zpomalit. Baterie pohánějí exoskeleton, který váží přes padesát liber, a životnost se může prodloužit až 72 hodin pomocí speciálního vybavení.
Lockheed-Martin však není jedinou společností v této oblasti. Raytheon strávil posledních osm let vývojem XOS, který doufá, že naplní stejnou roli jako HULC. Na rozdíl od svého konkurenta však XOS pokrývá podstatnou část dolní a horní části těla uživatele. Jeho vynálezci uvádějí podobnou maximální nosnost nejméně 200 liber, ale zvýšení pevnosti sahá až do paží, které s malým úsilím dokážou pojmout až padesát liber..
Nejen pro vojáky
V Japonsku mezitím Cyberdyne pokračoval ve vývoji svého exoskeletu HAL-5. Na rozdíl od svých amerických vrstevníků je toto zařízení konstruováno spíše pro civilní než vojenské použití. Společnost zkoumá několik modelů pro použití průmyslovými pracovníky, osobními a zdravotnickými profesionály reagujícími na katastrofy.
V Evropě byl schválen model dolních končetin určený k rehabilitaci lidí s problémy s pohybem souvisejícím s poraněním a používá se v klinických hodnoceních. První pokus, dokončený v dubnu tohoto roku, naznačuje, že exoskeleton poskytuje “velmi významné zlepšení” mobilita při nošení a časem také zlepšuje schopnost pacienta pohybovat se bez exoskeleton. Součástí studie bylo pouze osm pacientů, takže pro potvrzení přínosu HAL musí být vykonáno více práce.
Dalším civilním exoskeletem, kterému je věnována pozornost, je ReWalk, exoskelet nižšího těla, který se hodí podobné úloze jako HAL. ReWalk používá motory s nízkým výkonem, které pomáhají v mobilitě a nabízejí celodenní výdrž baterie. Na rozdíl od HAL musí být ReWalk používán s hůlkami, ale je to také jeho další vývoj a byl schválen v několika zemích. ReWalk může být použit k rehabilitaci nebo může být zakoupen pro osobní potřebu jako alternativa k invalidnímu vozíku nebo motorovému skútru.
Baterie nejsou součástí balení
FORTIS, který se právě začal tento rok testovat, je nejnovějším exoskeletem společnosti Lockheed-Martin. Ačkoli první kolo testování provádí námořnictvo, je tento exoskeleton, na rozdíl od HULC, určen pouze pro civilní použití. Posiluje tělo uživatele a snižuje námahu manipulace s těžkými nástroji, které mechanika námořnictva často používá k opravě lodí.
Nosením exoskeletu FORTIS mohou operátoři držet váhu těchto těžkých nástrojů po delší dobu se sníženou únavou. - Adam Miller, ředitel nových iniciativ, Lockheed-Martin
Ačkoli chybí baterie, FORTIS má působivé schopnosti. To může uživatelům pomoci držet až 36 liber “bez námahy.” To nemusí znít jako moc zpočátku, ale pamatujte, že mechanici používají takové nástroje každý den po celé hodiny. Jakákoli podstatná hmotnost se může po několika minutách unavit. Exoskelet také pomáhá přenášet tyto zátěže na zem, čímž se snižuje napětí na zádech a nohách uživatele.
Tento typ exoskeletonu, pokud se ukáže být úspěšný, by mohl být velkým přínosem pro stavební a průmyslové pracovníky, kteří musí opakovaně během celého dne opakovaně zvedat skromná zatížení. Pracovní úrazy jsou v těchto oborech stále běžné a postupem času mohou značně snížit kvalitu života veteránů v těchto oborech.
Nedostatek síly FORTIS také snižuje složitost a náklady, díky čemuž je myšlenka přijatelnější pro rozsáhlé nasazení. S tím se však FORTIS stále vyvíjí velmi brzy; poprvé to bylo oznámeno minulý měsíc. Většina dalších exoskeletonových projektů se vyvíjí roky a v některých případech i desetiletí, takže tento projekt musí mít ještě co jít.
Stále člověk, ale lepší
Zaměření moderního exoskeletu se posunulo od zvýšení síly a rychlosti k posílení vytrvalosti. V tomto smyslu není cílem učinit nás mnohem rychlejšími nebo silnějšími než dříve, nýbrž namísto toho učinit nás odolnějšími a zlepšit kvalitu našeho života. I když to není okouzlující, tento přístup dává smysl; zvedli jsme těžké vozíky pomocí vysokozdvižného vozíku.
Úrazy a vyčerpání jsou však nepřátelé, které musíme porazit. Unavený zraněný voják pravděpodobně zpomalí celou svou jednotku a je méně schopný reagovat na hrozby. Odhad na rok 2013 zjistil, že zranění při práci stojí jen 250 miliard dolarů ročně pouze ve Spojených státech. Snížení námahy a zvýšení vytrvalosti mohou těžit z boje pěchoty pro zdravotnické pracovníky, kteří přesouvají pacienty mezi lůžky, takže pravděpodobně uvidíme exoskeletony, kteří v tomto novém přístupu pokračují v nadcházející dekádě. Exoskeletonové nám nedají nadlidskou sílu nebo rychlost plamene - alespoň ne brzy. Ale oni nám pomohou žít déle, lepší životy Jak technologie může ovlivňovat lidskou evoluci Jak technologie může ovlivňovat lidskou evoluci Neexistuje jediný aspekt lidské zkušenosti, který by nebyl ovlivněn technologií, včetně našich samotných těl. .
Image Credit: Lockheed-Martin, Cyberdyne