Biyonik İnsanlar: Dış iskelet teknolojisi sınırları yeniden tanımlıyor

İlan

İçinde Yarının sonu, Bu yaz yayınlanan eleştirmenlerce beğenilen bilim kurgu filmi askerler, güçlerini, hızlarını ve çevikliklerini artıran güçlendirilmiş dış iskeletlerle uzaylılarla savaşıyorlar. Gümüş ekranda, patlamalar ve diğer dünya düşmanları ile birlikte fikirler bir Hollywood icadı gibi görünüyor - ama gerçekliğe sandığınızdan daha yakın.

Dış iskelet araştırmaları yüzyılı aşkın bir süredir devam etmekte ve bu da bir dizi uygulanabilir prototip ile sonuçlanmaktadır. Şaşırtıcı bir şekilde, süper insan gücüne daha az odaklanırlar ve daha çok dayanıklılık ve yaşam kalitesini geliştirmeye odaklanırlar. Alandaki araştırmacılar bkz. gelecek Dünyayı Değiştirebilecek 4 TeknolojiBilim ve teknoloji insanlığı bu inanılmaz oranlarda ilerlettiğinden, şu an hayatta olmak için çok heyecan verici bir zaman. On yıl önce herkese tek dokunuşla erişebileceğimizi kim düşünebilirdi ... Daha fazla oku sürat yerine maraton gibi.

Exo-Tarih

İnsan dış iskeletleri bilim kurgu hikayeleri sancak ilk gerçek dış iskelet yarım asır önce Rus mucit Nicholas Yagn tarafından icat edildi. Yaşadığı ülkeye rağmen,

ABD Patent Ofisi ile patent vermeye karar verdi 1890'da. Buluşunu şöyle tarif etti:

[…] Tüm vücudun ağırlığını desteklemek ve depolamak ve biriktirmek için uyarlanmış bir dizi yay bu şekilde uygulanan güç, bu tür bir ölü ağırlığın momentumunun hareket. - Nicholas Yagn, mucit

Dış iskeleti ayrıca enerji depolamak için “sıkıştırılmış sıvı akümülatörleri” kullandı. Nicholas'a göre, buluşu kullanıcılara daha iyi hareketlilik sağladı ve vücutta koşma ve atlama zorluğunu azalttı. Üzgünüm, buhar punk hayranları; bu dişli tahrikli bir ölüm makinesi değildi.

Hardiman adı verilen ilk güçlü dış iskelet, General Electric tarafından 1960'ların sonlarında geliştirildi. Büyük ve kaba, takım elbise bilim kurgu yazarları tarafından tasarlanan büyük savaş takımlarına benziyordu. Bir kullanıcının gücünü önemli ölçüde artırmak için tasarlandı, ancak mucitleri hiçbir zaman kontrolleri ve güç gereksinimlerini tamamen bozmadı. Projenin nihai raporunda belirtildiği gibi:

Hardiman I prototipindeki insan-makine arayüz problemi ciddi bir problemdir. Yüksek güç kazancı, çok eklemli sistemin karmaşıklığı ve insan ile makinenin yakın bağlantısı birçok tasarım kısıtlaması getirmiş ve mevcut teknolojiden ağır talepler getirmiştir.

Hardiman'ın başarısızlığı, o dönemin teknolojisiyle bir dış iskelet geliştirmenin aşırı zorluğunu gösterdi. Kawasaki'deki araştırmacıların Güç üzerinde çalışmaya başladığı 1990'ların başına kadar başka bir girişimde bulunulmadı Tıp profesyonellerinin hareketsiz kalmasına yardımcı olmak için tasarlanmış bir dış iskelet olan Assist Suit [Broken URL Removed] Hastalar.

Yüzyılın başından sonra yeni bir gelişme patlaması oldu. Japon şirketi Cyberdyne HAL-3 dış iskelet konseptini tanıttı, Berkeley askerlerin ağır yük taşımasına yardımcı olmak için Bleex adlı bir alt vücut dış iskeleti geliştirdi Honda, aksi takdirde baston veya yürüteç ihtiyacı olabilecek kısmen hareketli insanlar için tasarlanmış bir çift alt gövde dış iskeletini bir araya getirdi.

Çalıştırma

Başarısız Hardiman projesi, çoğu insanın bir dış iskelet hayal etmesi söylendiğinde düşündüğü türden bir takım elbise. Birçoğumuz, Sigourney Weaver (veya daha doğrusu arkasında saklanan dublör) tarafından yönetilen ünlü dış iskelet gibi kurgudan görüntüleri hatırlıyoruz. Yabancılar.

Büyük bir dış iskelet kesinlikle bir izleyiciyi büyüleyebilir, ancak pratik kullanımı sınırlıdır. Piller hala uzun bir süre için çirkin bir makineye güç sağlamak için gereken dayanıklılığa sahip değildir ve büyük bir dış iskelet, bir forklift, vinç veya başka bir aracın zaten başaramadığı pek bir şey yapmaz. Modern dış iskeletler, çeşitli durumlarda her gün kullanılabilecek pratik yollarla insanları geliştirmeye odaklanır.

En son tasarımlardan biri, İnsan Evrensel Yük Taşıyıcısı veya askerlerin fiziksel yeteneklerini büyük ölçüde artırmak için Lockheed-Martin tarafından tasarlanan askeri bir dış iskelet olan HULC'dir. Temel fikir, program yöneticisi Jim Ni tarafından belirtildiği ve bir şirketin basın bülteninde detaylandırıldığı gibi, aynı zamanda yaralanma riskini azaltırken dayanıklılığı ve gücü arttırmaktır.

[HULC], askerlerin bugün yapamayacakları şeyleri yapmalarını sağlarken, kas-iskelet yaralanmalarından korunmalarına yardımcı olur. - Jim Ni, HULC program yöneticisi

Bu, Nicholas Yagn'ın bir asırdan önce dış iskeleti için iddia ettiği faydalardan pek farklı değil, ancak modern teknoloji, araştırmacıların fikri daha iyi anlayabileceği anlamına geliyor. HULC, lehçelerin çeşitli arazilerde 200 kiloya kadar yük taşımasına yardımcı olurken, sahadaki bir askeri yavaşlatabilecek yaralanma riskini en aza indirir. Piller elli kilodan fazla olan dış iskelete güç sağlar ve özel ekipmanlarla ömür 72 saate kadar uzayabilir.

Ancak Lockheed-Martin bu alandaki tek şirket değil. Raytheon, son sekiz yılı HULC ile aynı rolü yerine getirmeyi umut eden XOS'u geliştirerek geçirdi. Rakiplerinden farklı olarak, XOS, kullanıcının alt ve üst gövdesinin önemli bir bölümünü kapsıyor. Mucitleri, en az 200 pound'luk benzer bir maksimum taşıma kapasitesi teklif ediyorlar, ancak gücün arttırılması, az çaba ile elli kiloya kadar tutabilen kollara uzanıyor.

Sadece Askerler İçin Değil

Bu arada Japonya'da Cyberdyne HAL-5 dış iskeletini geliştirmeye devam etti. Amerikalı akranlarının aksine, bu cihaz askeri kullanımdan ziyade sivil kullanım için üretilmiştir. Şirket, sanayi çalışanları tarafından kullanılmak üzere çeşitli modeller araştırıyor, afete müdahele kişisel ve tıbbi profesyoneller.

Yaralanma ile ilgili hareketlilik sorunları olan kişilerin rehabilitasyonuna yardımcı olmak için tasarlanmış bir alt ekstremite modeli Avrupa'da kullanım için onaylanmıştır ve klinik çalışmalarda kullanılmaktadır. İlk deneme, bu yılın nisan ayında tamamlandı, dış iskeletin giyildiğinde hareketliliğe “son derece önemli bir iyileşme” sağladığını ve aynı zamanda zamanla aynı hastanın hareket kabiliyetini geliştirdiğini öne sürüyor olmadan dış iskelet. Bununla birlikte, sadece sekiz hasta çalışmanın bir parçasıydı, bu nedenle HAL’ın faydalarını doğrulamak için daha fazla çalışma yapılmalıdır.

Dikkat çeken bir başka sivil dış iskelet, HAL'a benzer bir role uyan alt vücut dış iskeleti olan ReWalk'tır. ReWalk, gün boyu pil ömrü sunarken hareketliliğe yardımcı olmak için düşük güçlü bacak motorları kullanır. HAL'nin aksine, ReWalk bastonlarla kullanılmalıdır, ancak geliştirilmesinde daha da ilerlemiştir ve birkaç ülkede onaylanmıştır. ReWalk rehabilitasyon için kullanılabilir veya tekerlekli sandalye veya elektrikli scooter'a alternatif olarak kişisel kullanım için satın alınabilir.

Piller Dahil Değil

FORTISBu sınava yeni başlamış olan Lockheed-Martin’in en yeni dış iskeleti. İlk test turu Donanma tarafından yapılmasına rağmen, bu dış iskelet, HULC'nin aksine, sadece sivil kullanım içindir. Kullanıcının vücudunu güçlendirir, Donanma mekaniğinin gemileri onarmak için sıklıkla kullandığı ağır araçları taşıma zorluğunu azaltır.

Operatörler, FORTIS dış iskeletini giyerek, bu ağır aletlerin ağırlığını, azaltılmış yorgunluk ile uzun süre tutabilirler. - Adam Miller, yeni girişimlerin direktörü Lockheed-Martin

Pilleri yokken, FORTIS'in etkileyici yetenekleri var. Kullanıcıların 36 kiloya kadar “zahmetsizce” tutmasına yardımcı olabilir. Bu başlangıçta çok fazla gelmeyebilir, ancak mekaniğin bu araçları her gün saatlerce kullandığını unutmayın. Herhangi bir önemli ağırlık birkaç dakika sonra yorucu hale gelebilir. Dış iskelet aynı zamanda bu yükleri zemine aktarmaya yardımcı olarak kullanıcının sırtındaki ve bacaklarındaki gerginliği azaltır.

Bu tür dış iskelet, başarılı olduğu kanıtlanırsa, gün boyunca mütevazı yükleri tekrar tekrar kaldırmak zorunda kalan inşaat ve sanayi işçileri için büyük bir nimet olabilir. İşle ilgili yaralanmalar bu alanlarda hala yaygındır ve zamanla bu alanların gazileri için yaşam kalitesini önemli ölçüde azaltabilir.

FORTIS’in güç eksikliği, karmaşıklığı ve maliyeti de azaltarak fikri geniş çaplı dağıtım için daha lezzetli hale getiriyor. Bununla birlikte, FORTIS gelişiminde hala çok erken; ilk kez sadece geçen ay ilan edildi. Diğer dış iskelet projelerinin çoğu yıllardır ve bazı durumlarda on yıllardır geliştirilmektedir, bu nedenle bu projenin hala bir yolu vardır.

Hala İnsan, Ama Daha İyi

Modern dış iskeletin odağı, gücü ve hızı arttırmaktan dayanıklılığı arttırmaya kaymıştır. Bu anlamda amaç bizi öncekinden çok daha hızlı veya daha güçlü yapmak değil, daha dayanıklı hale getirmek ve yaşam kalitemizi arttırmaktır. Göz alıcı olmasa da, bu yaklaşım mantıklıdır; forkliftle ağır yükleri kaldırmayı fethettik.

Ancak yaralanma ve bitkinlik, henüz yenmediğimiz düşmanlardır. Yorgun, yaralı bir askerin tüm birimini yavaşlatması muhtemeldir ve tehditlere daha az tepki verebilir, ve 2013 tahmini iş kazası sonucu bulundu sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde yıllık 250 milyar dolara mal oluyor. Gerginliğin azaltılması ve dayanıklılığın artırılması savaştaki piyadelerden sağlık çalışanlarına kadar herkesin yararına olabilir hastaları yataklar arasında hareket ettiririz, bu nedenle büyük olasılıkla dış iskeletlerin bu yeni yaklaşıma devam ettiğini göreceğiz onyıl. Dış iskeletler bize süper insan gücü veya ışık hızı vermez - en azından yakın zamanda. Fakat bize daha uzun, daha iyi bir yaşam sürmemize yardımcı olacaklar Teknoloji İnsan Evrimini Nasıl Etkileyebilir?İnsan deneyiminin, bedenlerimiz de dahil olmak üzere teknoloji tarafından dokunulmamış tek bir yönü yoktur. Daha fazla oku .

İmaj Kredisi: Lockheed Martin, Cyberdyne