не багато, але з урахуванням космічних польотів, військових напрацювань, розвитку матеріалознавства, нанотехнологій і ще десятка-другого цікавих сфер людство поступово бере один бар'єр за іншим. На початку XXI століття інтерес до екзоскелет розгорівся з незвичайною силою і продовжує горіти досі. Але спочатку поговоримо про основні проблеми, з якими стикаються творці екзоскелетів.
Якщо розкласти гіпотетичний екзоскелет на складові, у нас будуть: джерело живлення, механічний скелет і програмне забезпечення. І якщо з двома останніми пунктами начебто все ясно і проблем майже не залишилося, то джерело живлення - це серйозна проблема. Маючи нормальний джерело живлення, інженери могли б не просто створити екзоскелет, а ще й об'єднати його з скафандром і реактивним ранцем.
Будь-який з компактних джерел живлення на сьогоднішній день може забезпечити екзоскелет лише кілька годин автономної роботи. Далі - залежність від проводу. У неперезаряджувальних і акумуляторних батарей є свої обмеження начебто необхідності заміни або повільної зарядки, відповідно. Двигуни внутрішнього згоряння повинен бути занадто надійним, але не особливо компактним. До того ж, в останньому випадку знадобиться додаткова система охолодження, а сам двигун внутрішнього згоряння складно налаштувати на моментальний викид великої кількості енергії. Електрохімічні паливні елементи можуть швидко заправлятися рідким паливом (наприклад, метанолом) і давати потрібний і моментальний викид енергії, але працюють при вкрай високих температурах. 600 градусів за Цельсієм - відносно низька температура для такого джерела живлення. Як не дивно, найбільш можливим варіантом вирішення паливного питання для екзоскелетів майбутнього може стати самий неможливий: бездротова передача енергії. Вона могла б вирішити масу питань, адже її можна передавати з як завгодно великого реактора (і ядерного в тому числі)
Перші екзоскелети робилися з алюмінію і сталі, недорогих і простих у використанні. Але сталь занадто важка, а екзоскелет обов'язково повинен працювати і над тим, щоб підняти свою власну вагу. Відповідно, при великій вазі костюма його ефективність впаде. Алюмінієві сплави досить легкі, але накопичують втому, а значить, не особливо підходять для високих навантажень. Інженери перебувають у пошуках легких і міцних матеріалів на зразок титану або вуглецевого волокна. Вони неминуче будуть дорогими, але забезпечать ефективність екзоскелета.
Особливу проблему становлять приводи. Стандартні гідравлічні циліндри досить потужні і можуть працювати з високою точністю, але важкі і вимагають наявності купи шлангів і трубок. Пневматика, навпаки, занадто непередбачувана в плані обробки рухів, оскільки стиснений газ пружинить, а реактивні сили штовхатимуть приводи.
Втім, розробляються нові сервоприводи на електронній основі, які будуть використовувати магніти і забезпечувати чуйні руху, споживаючи мінімум енергії і будучи невеликими. Можете порівняти це з переходом від паровозів до поїздів. Відзначимо ще гнучкість, яка повинна бути у суглобів, але тут проблеми екзоскелетів можуть вирішити розробники скафандрів.
Особливу проблему при створенні екзоскелета представляє управління і регулювання надмірних і небажаних рухів. Не можна просто так взяти і зробити екзоскелет з однією швидкістю реакції кожного з членів. Такий механізм може бути занадто швидким для користувача, а занадто повільним його не зробиш - неефективно. З іншого боку, не можна покластися на користувача і довірити датчикам зчитувати наміри по рухах тіла: розсинхронізація рухів користувача і костюма призведе до каліцтв. Потрібно обмежувати обидві діючих сторони. Над вирішенням цього питання і ламають голови інженери. Крім того, потрібно заздалегідь виявити ненавмисне або небажаний рух, щоб випадковий чих або кашель не привів до виклику швидкої.
Одне відомо напевно: екзоскелети в майбутньому будуть всюди. Вони допоможуть нашим космонавтам освоїти Марс, побудувати перший колонії і зі зручністю управлятися в космосі. Вони стануть на озброєння у військовому сегменті, оскільки за замовчуванням наділяють солдатів надлюдською силою. Вони дадуть можливість повноцінно пересуватися тим, хто її втратив. Костюм Залізної людини одного разу стане реальним.
Костюм залізної людини з фільму
Висновок
Таким чином, в цій роботі були вивчені основні принципи функціонування екзоскелета, його базовий пристрій. Були розглянуті області застосування екзоскелета в службах порятунку, медицині, реабілітації людей з обмеженими можливостями, військової безпеки і озброєнні. Був проведений аналіз переваг і недоліків екзоскелета. Читач після прочитання даної курсової роботи може познайомитися з основними науковими організаціями та виробниками ек...
