Kalahating daang siglo pagkatapos ng pagsisimula ng trabaho sa larangan ng mga exoskeleton, ang mga unang sample ng kagamitan na ito ay handa nang puntahan ang buong trabaho. Kamakailan lamang ay ipinagmamalaki ni Lockheed Martin na ang proyekto nitong HULC (Human Universal Load Carrier) ay hindi lamang nasubok sa larangan sa Pentagon, ngunit handa na para sa serye ng produksyon. Ang exoskeleton HULC ngayon ay "humihinga sa likod" ng maraming mga katulad na proyekto mula sa iba pang mga kumpanya. Ngunit tulad ng isang kasaganaan ng mga disenyo ay hindi palaging.
Sa totoo lang, ang ideya ng paglikha ng anumang aparato na maaaring magsuot ng isang tao at makabuluhang mapabuti ang kanyang mga pisikal na katangian ay lumitaw sa unang kalahati ng huling siglo. Gayunpaman, hanggang sa isang tiyak na oras ito ay isa pang ideya ng mga manunulat ng science fiction. Ang pag-unlad ng isang praktikal na naaangkop na system ay nagsimula lamang sa pinakadulo ng limampu. Ang General Electric, sa ilalim ng pangangalaga ng militar ng Estados Unidos, ay naglunsad ng isang proyekto na tinatawag na Hardiman. Ang gawaing panteknikal ay naka-bold: ang exoskeleton mula sa GE ay dapat payagan ang isang tao na gumana na may mga karga na tumitimbang ng hanggang sa kalahating libong pounds (mga 680 kilo). Kung ang proyekto ay matagumpay na nakumpleto, ang Hardiman exoskeleton ay magkakaroon ng mahusay na mga prospect. Kaya, nilalayon ng militar na gumamit ng bagong teknolohiya upang mapadali ang gawain ng mga gunsmith sa lakas ng hangin. Bilang karagdagan, ang mga siyentipikong nukleyar, tagapagtayo at kinatawan ng maraming iba pang mga industriya ay "nasa linya". Ngunit kahit sampung taon pagkatapos ng pagsisimula ng programa, ang mga inhinyero ng General Electric ay hindi nagawang isalin ang lahat na naisip sa metal. Maraming mga prototype ang itinayo, kabilang ang isang gumaganang mechanical arm. Ang malaking kuko ng Hardymen ay pinapatakbo ng haydroliko at maaaring maiangat ang 750 pounds ng karga (humigit-kumulang na 340 kg). Sa batayan ng isang maisasagawa na "guwantes" posible na lumikha ng isang pangalawa. Ngunit ang mga taga-disenyo ay naharap sa isa pang problema. Ang mekanikal na "mga binti" ng exoskeleton ay hindi nais na gumana nang maayos. Ang Hardiman na prototype na may isang braso at dalawang mga binti ng suporta ay tumimbang sa ilalim ng 750 kilo, habang ang maximum na kapasidad sa disenyo ay mas mababa sa sarili nitong timbang. Dahil sa bigat na ito at mga kakaibang katangian ng pagsasentro ng exoskeleton, kapag aangat ang pagkarga, ang buong istraktura ay madalas na nagsimulang mag-vibrate, na humantong sa pag-oververt ng maraming beses. Sa mapait na kabalintunaan, tinawag ng mga may-akda ng proyekto ang kababalaghang ito na "ang mekanikal na sayaw ni St. Vitus". Gaano man kahirap ang laban ng mga tagadisenyo ng General Electric, hindi nila napamahalaang makayanan ang pagkakahanay at pag-vibrate. Sa simula pa lamang ng dekada 70, ang proyekto ng Hardiman ay sarado.
Sa mga sumunod na taon, ang pagtatrabaho sa direksyon ng mga exoskeleton ay hindi aktibo. Paminsan-minsan, iba't ibang mga samahan ang nagsimulang makitungo sa kanila, ngunit halos palaging hindi naisunod ang nais na resulta. Sa parehong oras, ang layunin ng paglikha ng isang exoskeleton ay hindi palaging paggamit ng militar nito. Noong dekada 70, ang mga empleyado ng Massachusetts Institute of Technology, nang walang labis na tagumpay, ay bumuo ng kagamitan ng klase na ito, na idinisenyo para sa rehabilitasyon ng mga taong may kapansanan na may mga pinsala ng musculoskeletal system. Sa kasamaang palad, sa oras na iyon, nakuha din ng mga inhinyero ang paraan ng pagsabay sa iba't ibang mga bahagi ng suit. Dapat pansinin na ang mga exoskeleton ay may bilang ng mga tampok na katangian na hindi ginagawang medyo madali ang kanilang paglikha. Kaya, ang isang makabuluhang pagpapabuti sa mga pisikal na kakayahan ng operator ng tao ay nangangailangan ng isang naaangkop na mapagkukunan ng enerhiya. Ang huli naman ay nagdaragdag ng sukat at patay na bigat ng buong aparador. Ang pangalawang snag ay nakasalalay sa pakikipag-ugnay ng tao at ng exoskeleton. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang kagamitan ay ang mga sumusunod: ang isang tao ay gumagawa ng anumang paggalaw sa kanyang braso o binti. Ang mga espesyal na sensor na nauugnay sa kanyang mga limbs ay tumatanggap ng signal na ito at nagpapadala ng naaangkop na utos sa mga nagpapa-elementong elemento - haydroliko o de-koryenteng mekanismo. Kasabay ng pagpapalabas ng mga utos, tinitiyak ng parehong mga sensor na ang paggalaw ng mga manipulator ay tumutugma sa mga paggalaw ng operator. Bilang karagdagan sa pagsabay sa mga amplitude ng paggalaw, ang mga inhinyero ay nahaharap sa isyu ng tiyempo. Ang punto ay ang anumang mekaniko ay may isang tiyak na oras ng reaksyon. Samakatuwid, dapat itong mabawasan para sa layunin ng sapat na kaginhawaan sa paggamit ng exoskeleton. Sa kaso ng maliit, siksik na exoskeletons, na ngayon ay binibigyang diin, ang pagsabay ng paggalaw ng tao at makina ay may isang espesyal na priyoridad. Dahil ang compact exoskeleton ay hindi pinapayagan para sa isang pagtaas sa sumusuporta sa ibabaw, atbp., Ang mga mekaniko na walang oras upang lumipat sa tao ay maaaring makaapekto sa paggamit. Halimbawa, ang isang hindi kilalang paggalaw ng isang "binti" ng mekanikal ay maaaring humantong sa ang katunayan na ang isang tao ay simpleng nawalan ng balanse at nahuhulog. At malayo ito sa lahat ng mga problema. Malinaw na, ang binti ng tao ay may mas kaunting antas ng kalayaan kaysa sa kamay, hindi pa mailakip ang kamay at mga daliri.
Ang pinakabagong kasaysayan ng mga military exoskeleton ay nagsimula noong 2000. Pagkatapos ay pinasimulan ng ahensya ng Amerika na DARPA ang pagsisimula ng programa ng EHPA (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons para sa pagtaas ng pagganap ng tao). Ang programa ng EHPA ay bahagi ng isang mas malaking proyekto ng Land Warrior upang likhain ang hitsura ng sundalo ng hinaharap. Gayunpaman, noong 2007, ang Land Warrior ay nakansela, ngunit ang bahagi ng exoskeleton nito ay nagpatuloy. Ang layunin ng proyekto na EHPA ay upang likhain ang tinaguriang. isang kumpletong exoskeleton, na may kasamang mga amplifier para sa mga braso at binti ng tao. Sa parehong oras, hindi kinakailangan ng sandata o pagpapareserba. Ang mga opisyal na namamahala sa DARPA at ng Pentagon ay lubos na may kamalayan na ang kasalukuyang estado ng mga gawain sa larangan ng exoskeletons ay hindi pinapayagan na bigyan sila ng karagdagang mga pag-andar. Samakatuwid, ang mga tuntunin ng sanggunian para sa programa ng EHPA ay nagpapahiwatig lamang ng posibilidad ng isang pangmatagalang pagdadala ng isang sundalo sa isang exoskeleton ng isang karga na tumitimbang ng halos 100 kilo at isang pagtaas sa bilis ng paggalaw nito.
Ang Sacros at ang University of Berkeley (USA), pati na rin ang Japanese Cyberdyne Systems, ay nagpahayag ng kanilang pagnanais na lumahok sa pagbuo ng bagong teknolohiya. Labindalawang taon na ang lumipas mula nang magsimula ang programa, at sa panahong ito ang komposisyon ng mga kalahok ay sumailalim sa ilang mga pagbabago. Ang Sacros ay naging bahagi na ng pag-aalala ng Raytheon, at ang isang kagawaran ng unibersidad na tinawag na Berkeley Bionics ay naging isang dibisyon ni Lockheed Martin. Sa isang paraan o sa iba pa, mayroon na ngayong tatlong mga exotype ng prototype na nilikha sa ilalim ng programang EHPA: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL at Raytheon XOS.
Ang una sa mga nakalistang exoskeleton - HULC - ay hindi ganap na nakakatugon sa mga kinakailangan sa DARPA. Ang katotohanan ay ang konstruksyon na 25-kilo ay naglalaman lamang ng isang back support system at mekanikal na "mga binti". Ang suporta sa kamay ay hindi ipinatupad sa HULC. Sa parehong oras, ang mga pisikal na kakayahan ng HULC operator ay nadagdagan dahil sa ang katunayan na sa pamamagitan ng back system ng suporta, ang karamihan sa pagkarga sa mga braso ay inililipat sa mga elemento ng puwersa ng exoskeleton at sa huli ay "napupunta" sa lupa. Salamat sa inilapat na system, ang isang sundalo ay maaaring magdala ng hanggang sa 90 kilo ng karga at sabay na makaranas ng isang karga na nakakatugon sa lahat ng mga pamantayan ng hukbo. Ang HULC ay pinalakas ng isang baterya ng lithium-ion na tumatagal ng hanggang walong oras. Sa pangkabuhayan mode, ang isang tao sa isang exoskeleton ay maaaring maglakad sa bilis na 4-5 na kilometro bawat oras. Ang maximum na posibleng bilis ng HULC ay 17-18 km / h, ngunit ang mode na ito ng pagpapatakbo ng system ay makabuluhang binabawasan ang oras ng pagpapatakbo mula sa isang singil ng baterya. Sa hinaharap, nangangako si Lockheed Martin na bigyan ng kasangkapan ang HULC ng mga fuel cells, na sapat ang kapasidad para sa isang araw ng operasyon. Bilang karagdagan, sa mga kasunod na bersyon, nangangako ang mga tagadisenyo na "robotic" na mga kamay, na makabuluhang taasan ang mga kakayahan ng gumagamit ng exoskeleton.
Sa ngayon ay nagpakita si Raytheon ng dalawang medyo katulad na exoskeleton na may mga indeks na XOS-1 at XOS-2. Magkakaiba ang mga ito sa mga parameter ng timbang at laki at, bilang isang resulta, sa isang bilang ng mga praktikal na katangian. Hindi tulad ng HULC, ang pamilyang XOS ay nilagyan ng system ng pagpapaginhawa sa kamay. Ang parehong mga exoskeleton ay maaaring magtaas ng halos 80-90 kilo ng kanilang sariling timbang. Kapansin-pansin na ang disenyo ng parehong XOS ay nagbibigay-daan sa iyo upang mag-install ng iba't ibang mga manipulator sa mga mechanical arm. Dapat pansinin na ang XOS-1 at XOS-2 ay may makabuluhang pagkonsumo ng kuryente sa ngayon. Dahil dito, hindi pa sila nagsasarili at nangangailangan ng panloob na suplay ng kuryente. Alinsunod dito, ang maximum na bilis ng paglalakbay at buhay ng baterya ay wala sa tanong. Ngunit, ayon kay Raytheon, ang pangangailangan ng lakas ng kable ay hindi magiging hadlang sa paggamit ng XOS sa mga warehouse o base ng militar kung saan mayroong naaangkop na mapagkukunan ng kuryente.
Ang pangatlong sample ng programa ng EHPA ay ang Cyberdyne HAL. Ngayon, ang bersyon ng HAL-5 ay nauugnay. Ang exoskeleton na ito ay sa ilang sukat isang halo ng unang dalawa. Tulad ng HULC, maaari itong magamit nang nakapag-iisa - ang mga baterya ay tumatagal ng 2.5-3 na oras. Sa pamilyang XOS, ang pag-unlad ng Cyberdyne Systems ay pinag-isa ng "pagkakumpleto" ng disenyo: kasama rito ang mga sistema ng suporta para sa parehong braso at binti. Gayunpaman, ang kapasidad ng pagdala ng HAL-5 ay hindi hihigit sa isang pares ng sampu-sampung kilo. Ang sitwasyon ay katulad ng mga kalidad ng bilis ng pag-unlad na ito. Ang katotohanan ay ang mga taga-disenyo ng Hapon ay hindi nakatuon sa paggamit ng militar, ngunit sa rehabilitasyon ng mga taong may kapansanan. Malinaw na, ang mga nasabing gumagamit ay hindi nangangailangan ng mataas na bilis o kapasidad ng pag-load. Alinsunod dito, kung ang militar ay interesado sa HAL-5 sa kasalukuyang estado nito, posible na gumawa ng isang bagong exoskeleton batay dito, pinahigpit para magamit ng militar.
Sa lahat ng mga pagpipilian para sa mga promising exoskeleton na isinumite sa kumpetisyon ng EHPA, ang HULC lamang ang umabot sa pagsubok kasabay ng militar. Ang isang bilang ng mga tampok ng iba pang mga proyekto ay hindi pa rin pinapayagan na simulan ang kanilang mga pagsubok sa larangan. Sa Setyembre, maraming mga HULC kit ang ipapadala sa mga bahagi upang pag-aralan ang mga tampok ng exoskeleton sa totoong mga kondisyon. Kung maayos ang lahat, ang malakihang produksyon ay magsisimula sa 2014-15.
Pansamantala, ang mga siyentista at taga-disenyo ay magkakaroon ng mas mahusay na mga konsepto at disenyo. Ang pinakahihintay na pagbabago sa larangan ng exoskeletons ay robotic gloves. Ang mga umiiral na manipulator ay hindi pa masyadong maginhawa para sa paggamit ng mga tool at katulad na bagay na inilaan para sa manu-manong paggamit. Bukod dito, ang paglikha ng naturang guwantes ay naiugnay sa isang bilang ng mga paghihirap. Sa pangkalahatan, magkatulad sila sa iba pang mga pagpupulong ng exoskeleton, ngunit sa kasong ito, ang mga problema sa pag-synchronize ay pinalala ng isang malaking bilang ng mga elemento ng mekanikal, mga tampok ng paggalaw ng kamay ng tao, atbp. Ang susunod na hakbang sa pagbuo ng mga exoskeleton ay ang paglikha ng isang neuroelectronic interface. Ngayon ang paggalaw ng mekanika ay kinokontrol ng mga sensor at servo drive. Mas maginhawa para sa mga inhinyero at siyentista ay ang paggamit ng isang control system na may mga electrode na nag-aalis ng mga impulses ng nerve ng tao. Kabilang sa iba pang mga bagay, ang naturang sistema ay magbabawas ng oras ng reaksyon ng mga mekanismo at, bilang isang resulta, taasan ang kahusayan ng buong exoskeleton.
Na patungkol sa praktikal na aplikasyon, sa nakaraang kalahating siglo, ang mga pananaw tungkol dito ay halos hindi nagbago. Ang militar ay isinasaalang-alang pa rin ang pangunahing mga gumagamit ng promising system. Maaari silang gumamit ng mga exoskeleton para sa pagpapatakbo at pag-unload ng mga operasyon, paghahanda ng bala, at bilang karagdagan, sa isang sitwasyon ng labanan, upang mapahusay ang mga kakayahan ng mga mandirigma. Dapat pansinin na ang kakayahang magdala ng mga exoskeleton ay magiging kapaki-pakinabang hindi lamang para sa militar. Ang laganap na paggamit ng teknolohiya na nagpapahintulot sa isang tao na makabuluhang taasan ang kanyang pisikal na mga kakayahan ay maaaring mabago ang mukha ng lahat ng Logistics at cargo transport. Halimbawa, ang oras para sa paglo-load ng isang kargamento semitrailer sa kawalan ng mga forklift ay magbabawas ng sampu-sampung porsyento, na magpapataas sa kahusayan ng buong sistema ng transportasyon. Sa wakas, ang mga exoskeleton na kinokontrol ng nerve ay makakatulong sa mga may kapansanan na suportahan ang mga tao upang mabuhay muli. Bukod dito, ang mga dakilang pag-asa ay naka-pin sa neuroelectronic interface: sa kaso ng pinsala sa gulugod, atbp. Sa mga pinsala, ang mga signal mula sa utak ay maaaring hindi maabot ang isang tukoy na lugar ng katawan. Kung "maharang" natin sila sa napinsalang lugar ng nerbiyos at ipadala ang mga ito sa exoskeleton control system, kung gayon ang tao ay hindi na makukulong sa isang wheelchair o kama. Sa gayon, ang mga pagpapaunlad ng militar ay maaaring muling mapabuti ang buhay ng hindi lamang militar. Sa ngayon lamang, paggawa ng malalaking plano, dapat mong tandaan ang tungkol sa pagpapatakbo ng pagsubok ng Lockheed Martin HULC exoskeleton, na magsisimula lamang sa taglagas. Batay sa mga resulta nito, posible na hatulan ang parehong mga prospect ng buong industriya at ang interes dito mula sa mga potensyal na gumagamit.
