НОВОСТИ
Начали «хамить пациентам». Визит антиваксеров в больницу превратился в балаган (ВИДЕО)
sovsekretnoru

ДОСПЕХИ БОГА

ДОСПЕХИ БОГА
Автор: Александр КРУГЛОВ
25.10.2014
 
 
БЛАГОДАРЯ ЭКЗОСКЕЛЕТУ СОЛДАТ СМОЖЕТ ОБЛАДАТЬ УНИКАЛЬНЫМИ БОЕВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
 
В Москве состоялся III Международный форум «Открытые инновации», в рамках которого работала выставка Open Innovations Expo 2014. Это масштабная международная площадка для популяризации инноваций, где демонстрируются передовые разработки и технологии. Форум объединяет на одной площадке представителей российского и зарубежного научного, технологического и экспертного сообщества, крупных компаний и госзаказчиков. В этот раз особое внимание научного бомонда привлек аппаратный комплекс, предназначенный для увеличения физических возможностей человека – пневмоэкзоскелет, созданный учеными обнинского Института атомной энергетики НИЯУ МИФИ. Это первый действующий российский экзоскелет. Нужно отметить, что разработки подобных систем ведутся по всему миру, но чаще всего речь идет о дорогостоящих бронированных аппаратах для военной отрасли, которые уже в обозримом будущем могут совершить революцию в военном деле.
 
Экзоскелет, в переводе с греческого, это «внешний скелет». То есть дополнительный опорно-двигательный аппарат, способный либо увеличить физическую силу и выносливость человека, либо помочь больному встать на ноги, перераспределив и взяв на себя все усилия и нагрузки. Но для военного ведомства это, прежде всего, стальной боевой скафандр, призванный не просто увеличить силу солдата, но и превратить его в универсальную боевую машину; по сути, его тизеры уже показаны в фильмах «Аватар» и «Железный человек».
 
ПЕРВЫЙ ПРОТОТИП ЭКЗОСКЕЛЕТА ВЕСИЛ 680 КГ
 
Главный редактор журнала «Национальная оборона» Игорь Коротченко рассказал «Совершенно секретно», что Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) на протяжении многих лет ведет работы по созданию экзоскелета и сейчас максимально приблизилось к образцам, которые уже в ближайшее время могут поступить на вооружение. «Главная цель этих разработок – расширить возможности военнослужащих, увеличить физическую силу и выносливость. Если проект будет реализован, солдаты будущего станут боевыми платформами, которые, к примеру, смогут автономно использовать тяжелое и габаритное лазерное оружие. В настоящее время подобные разработки идут во многих странах, но их развитие упирается в отсутствие некоторых важных технологий, что пока не позволяет сделать экзоскелет совершенным, пригодным для использования в бою».
 
Впервые требования к экзоскелету для армии США были сформулированы в 1963 году. Техническое задание было весьма смелым даже по сегодняшним временам: предполагалось, что новое устройство позволит человеку оперировать с грузами весом до 700 кг. Планировалось использовать экзоскелет для работ на военных арсеналах, с многотонными авиационными и артиллерийскими боеприпасами, в перспективе для осуществления манипуляций под водой и в космосе, а также для эксплуатации на атомных электростанциях. Кроме того, предполагалось, что устройство будет способно обеспечивать защиту и уменьшать утомляемость военнослужащих. За разработку проекта взялась американская компания General Electric, которая через семь лет создала первый экзоскелет под названием Hardiman. Полностью задание военных выполнено не было, по расчетам инженеров, человек одетый в это устройство, мог бы поднять предмет массой 110 кг, прилагая усилия, необходимые для перемещения груза в 4,5 кг. Максимальная масса, которую благодаря костюму могли поднимать операторы, достигала 340 кг.
 
Первый экзоскелет имел множество недостатков, главным из которых был несусветный вес – 680 кг. При этом аппарат был неудобен в использовании и отличался замедленной реакцией на действия оператора. Перед конструкторами встала проблема, которую создатели экзоскелетов не могут решить и сегодня. Обычный человек способен выполнять одновременно свыше 30 различных управляемых действий – такая степень свободы для машины оказалась абсолютно недостижимой. Более того выяснилось, что одновременное использование частей верхних и нижних конечностей экзоскелета по необъяснимой причине приводило к неконтролируемому движению конструкции, и это могло представлять потенциальную опасность для человека.
 
При попытках оператора начать движение с грузом в руках-манипуляторах нижняя часть Hardiman отказывалась выполнять команды, движения экзоскелета были хаотичными и непредсказуемыми. Конструкторы никак не могли заставить работать правильно механические ноги экзоскелета, что не раз приводило к опрокидыванию всей конструкции. Из-за риска получения травмы полноценные испытания костюма с участием человека так и не были проведены, и о запуске костюма в серию даже речи не шло. Проблему синхронизации пытались решить еще 10 лет, в итоге инженерам General Electric так и не удалось воплотить в металле все задуманное, проект был свернут. Технические наработки неоднократно пытались использовать. С разной степенью успеха было построено несколько прототипов, в том числе и рабочая механическая рука. Огромная клешня Hardiman имеет гидравлический привод и может поднимать до 350 кг.
 
РАЗРАБОТКА БОЕВОЙ ВЕРСИИ ЭКЗОСКЕЛЕТОВ ПОКА ТОЛЬКО В ОТДАЛЕННЫХ ПЛАНАХ
 
На несколько десятилетий разработка военных экзоскелетов была поставлена на паузу, но в 2001 году DARPA запустило программу Land Warrior – комплексное научное исследование по созданию облика солдата будущего. В рамках этой программы было принято решение, что солдаты должны оснащаться экзоскелетами. Техническое задание было еще проще: на первом этапе солдаты, оснащенные экзоскелетами, должны были научиться выполнять простую работу грузчиков. Оператор должен был получить возможность без лишних усилий перемещать грузы массой около 100 кг, и при этом приветствовалось, если скорость передвижения человека, облаченного в экзоскелет, будет выше, чем без него.
 
В реализации проекта были задействованы американская компания Sarcos, японская Cyberdyne Systems и американский Университет Беркли. В настоящее время Sarcos вошла в состав концерна Raytheon, а отдел университета, занимающийся проектом, стал подразделением американской компании, специализирующейся в области авиастроения и авиакосмической техники, Lockheed Martin.
 
Сегодня проводятся испытания трех прототипов экзоскелетов. Первый – HULC (Human Universal Load Carrier – универсальная погрузочная несущая система для человека), созданная Lockheed Martin, – это 25-килограммовая конструкция, которая состоит из системы поддержки спины и механических ног. Существующий сегодня прототип устройства состоит из примерно сорока гидравлических механизмов и сенсоров. Механические ноги соединены жесткими креплениями с ботинками и фиксируются в коленях и бедрах специальными ремнями. С помощью устройства солдат может нести на себе до 90 кг груза и при этом испытывает нагрузку, которая не является критической для организма. Более того, оператор способен бежать со скоростью 18–20 км/ч, прыгать, ходить или ползти. Это автономное устройство, работу аппарата на протяжении восьми часов при средних нагрузках обеспечивают четыре литий-ионных аккумуляторных батареи. Последний прототип устройства оснащен системой аварийного сброса, которая позволяет в случае необходимости самостоятельно избавиться от устройства за 30 секунд.
 
Другой разработчик – компания Raytheon на данный момент представила уже второе поколение носимого роботизированного костюма под названием XOS 2. Это футуристическое устройство, выполненное из стали и высокопрочного алюминия, состоит из сложных комбинаций автоматических регуляторов, сенсоров, компактных приводов движения, датчиков мускульной активности и гидравлических клапанов. Управляются все эти механизмы компьютером, который координирует движения механизма в соответствии с движениями человека.
 
Это экзоскелет, в котором удалось добиться максимальной синхронизации движения человека и электроники. Конструкция обеспечивала силовую поддержку верхних и нижних конечностей оператора, что позволяет легко поднимать вес в 90 кг и двигаться со скоростью 12 км/час. При этом экзоскелет настолько гибкий, что в нем можно заниматься гимнастикой. Еще одна особенность роботизированного костюма – конструкция XOS позволяет устанавливать на механические руки различные манипуляторы. Этот экзоскелет уже обратил на себя внимание военных логистов, занимающихся транспортировкой различных грузов. Сообщается, что этим устройством в обозримом будущем планируют снабдить техников ВВС США, производящих заряжание самолетов. Очевидно, что использование такого костюма будет особенно необходимо в полевых условиях, когда доступ к полноценному погрузочному оборудованию сильно ограничен. В планах Raytheon есть и разработка боевой версии XOS.
 
Нужно заметить, что XOS 2 – единственный экзоскелет, который прошел реальное испытание. С помощью механизма добровольцы на протяжении нескольких дней переставляли с места на места ящики с боеприпасами, поднимали тяжелые ракеты. В результате выяснилось, что человек, использующий экзоскелет, работает в четыре раза эффективней, чем без него. Однако целесообразность использования устройства стоимостью свыше миллиона долларов в роли обычных грузчиков, когда можно нанять обычных за гораздо меньшие деньги, вызывает вопросы. В ближайшее время XOS 2 планируется проверить в боевых условиях. Нужно отметить, что этот экзоскелет имеет существенный недостаток – для него так и не был разработан аккумулятор, поэтому питается агрегат от электросети, таская за собой десятки метров электрических проводов. Однако в Raytheon считают, что привязанность экзоскелета к розетке не является существенным недостатком, его можно с успехом использовать, к примеру, для работы грузчиком на складе.
 
Японская корпорация Cyberdyne Systems создала для Пентагона модель HAL (Hybrid Assistive Limb, гибридная вспомогательная конечность). Этот экзоскелет в некоторой мере является комбинацией экзоскелетов HULC и XOS. Как и HULC, он имеет возможность автономного использования – аккумуляторов хватает на 2,5–3 часа работы, а от семейства XOS разработчики взяли «полноту» конструкции: в ее составе есть системы поддержки и рук, и ног. Однако у устройства довольно низкая грузоподъемность, кроме того, оно не обладает выдающимися скоростными качествами. Сегодня проходит испытания уже пятая модель – HAL-5.
 
В прошлом году в DARPA официально заявили, что работают над программой Warrior Web, по созданию специальных экзоскелетов, которые способны снизить физические нагрузки на солдат. Нужно отметить, что это совершенно иная концепция экзоскелета, в отличие от громоздких разработок, костюм Warrior Web легкий и удобный, его можно носить под обычной военной формой. И он скорее является не перспективной боевой машиной, а терапевтическим средством от высоких нагрузок, которым подвергаются военнослужащие. Причиной для создания этой системы послужили исследования, подтвердившие, что вес носимого снаряжения современным солдатом значительно вырос и это негативно сказывается на здоровье солдат. Так, во время выполнения заданий, совершая многокилометровые марши, военнослужащие часто несут оружие, боеприпасы, амуницию и запасы продовольствия, вес которых превышает 50 кг. При преодолении больших дистанций такие нагрузки увеличивают риск травм опорно-двигательного аппарата в таких уязвимых местах, как колени, лодыжки, бедра и поясница.
 
В прототипах костюмов этой серии реализованы технологии, которым под силу укрепить суставы, распределить вес по всему телу и обеспечить кинестетические ощущения (чувства положения разных частей тела и производимых мышечных усилий в процессе движения). При создании экзоскелета были использованы новейшие разработки в области наноматериалов, поэтому, кроме опорных функций, устройство будет обладать свойствами легкой динамической брони-экипировки. В конфигурацию костюма также входит множество датчиков, предназначенных для диагностики состояния организма солдата с целью повышения его выносливости. В настоящее время идет поиск идей по улучшению и коммерциализации разработки. DARPA ищет способы совершенствования существующих технологий, а также рассматривает материалы и ткани, которые сделают костюм максимально удобным и неуязвимым. Есть планы использования костюма в области физиотерапии или для реабилитации людей с ограниченной подвижностью.
 
ПОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭКЗОСКЕЛЕТА В РОССИЙСКОЙ БОЕВОЙ ЭКИПИРОВКЕ ОТЛОЖЕНО ДО 2020 ГОДА
Фото: Василий Максимов. Коммерсантъ
 
В РОССИИ СОЗДАНИЕ БОЕВОЙ ЭКИПИРОВКИ С ЭЛЕМЕНТАМИ ЭКЗОСКЕЛЕТА ЗАСТОПОРИЛОСЬ
 
Игорь Коротченко отметил, что в России над созданием экзоскелетов также работают, но серьезных подвижек удалось достичь только в последние годы. Действительно, в 1999 году была принята федеральная программа, итогом которой должно стать создание в течение шестнадцати лет боевой экипировки третьего поколения с элементами экзоскелета. Сейчас эта разработка засекречена, и о характеристиках нового устройства мало что известно. Первый прототип получил название «Боец-21» и впервые был представлен на выставке «Интерполитех» в 2009 году. Разработкой занимаются ученые 3-го Центрального научно-исследовательского института (ЦНИИ) Минобороны РФ. Первый образец имел вес 36 кг, и, по словам разработчиков, этот комплект боевой экипировки первого поколения уже превосходит западные образцы по некоторым параметрам, в частности по степени защиты.
 
Сегодня идет работа над созданием второго прототипа «Бойца-21». По данным экспертов, новый комплект будет легче предыдущего на 14 кг. В экипировку будут включены системы выживания бой   вооружение, система защиты и системы компьютерного управления огнем, приборы управления и связи, системы жизнеобеспечения и энергообеспечения. Главное изменение – в устройство костюма будут внедрены элементы экзоскелетных конструкций – металлический каркас, снимающий излишнюю нагрузку с мышц человека. Звучат обещания, что создаваемый комплект боевой экипировки не будет иметь аналогов в мире по своей эффективности. К примеру, новый боевой комплект превзойдет существующие импортные аналоги: например, он будет легче высокотехнологичной французской экипировки «солдата будущего» FELIN.
 
Для усовершенствования боевой экипировки в настоящее время ведутся разработки бронематериала с использованием нанотехнологий, разработчики обещают, что новые материалы появятся в ближайшие годы. Обращает на себя внимание стоимость НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы) экипировки «Боец-21», который разработчики оценивают в 35 миллионов долларов, в то же время, например, США на аналогичные работы выделяют 1,5 миллиарда долларов. Однако такие цифры наводят экспертов на мысль, что это больше бронированный костюм, а не полноценный экзоскелет.
 
Нужно также отметить, что в настоящее время реализация процесса застопорилась. Имеются проблемы с разработкой нового бронематериала с использованием нанотехнологий, кроме того, в России не существует ряда технологий, которые необходимы для создания такой экипировки, что в условиях санкций может серьезно затормозить проект. Появилась информация о проблеме с финансированием этого проекта, неслучайно планы оснащения Российской армии экзоскелетами были отложены до 2020 года. В итоге есть опасение, что к этому времени ликвидировать отставание от западных держав уже не получится – в США один из рабочих прототипов армейских экзоскелетов наверняка заработает.
 

Авторы:  Александр КРУГЛОВ

Комментарии



Оставить комментарий

Войдите через социальную сеть

или заполните следующие поля

 

Возврат к списку