Kas yra egzoskeletas robotikoje?

Robotikoje egzoskeletas, taip pat žinomas kaip varomas egzoskeletas, yra varomas kostiumas, naudojamas žmogaus jėgai ir (arba) greičiui padidinti. Ši koncepcija buvo plačiai nagrinėjama mokslinėje fantastikoje, tačiau tik visai neseniai ji pradėjo įgyti patikimumo realiame pasaulyje. Koncepcija sulaukė daugiausiai dėmesio iš JAV karinių ir į robotiką orientuotų Azijos šalių, tokių kaip Japonija ir Pietų Korėja. Nuo 2009 m. egzoskeletai buvo pastatyti, bet nėra plačiai naudojami. Egzoskeletai taip pat nėra plačiai parduodami, tačiau tai netrukus gali pasikeisti. 2008 m. viena bendrovė „Cyberdyne of Japan“ pradėjo nuomoti savo kostiumus.

Pirmosios rimtos pastangos sukurti variklį turintį egzoskeletą, kurį „General Electric“ atliko 1965 m., buvo pavadintas Hardimanu. Projekto tikslas buvo sukurti egzoskeletą, kuriuo žmogus galėtų pakelti 1500 svarų (680 kg), beveik toną. Projektas nepavyko. Bandymai panaudoti visą egzoskeletą sukėlė žiaurų nekontroliuojamą judesį, kuris būtų nuplėšęs vartotojo galūnę nuo galūnės. Pats kostiumas svėrė 1500 svarų (680 kg) ir galėjo pakelti tik 750 svarų (340 kg), kai galėjo judėti. Kostiumas niekada nebuvo apsirengęs, kai viduje buvo žmogus.

Proveržis kuriant praktinius egzoskeletus įvyko tik 2000-ųjų pradžioje. Maždaug tuo metu dešimtmečius trukę organizacijų, tokių kaip Jungtinių Valstijų gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra (DARPA), tyrimai pagaliau pasiteisino. Įvairios grupės sėkmingai sukonstravo varomų egzoskeletų prototipus. Kai kurie šiuo metu egzistuojantys (riboti) egzoskeletai yra Cyberdyne HAL 5, Honda Exoskeleton Legs, MIT Media Lab Biomechatronics Group kojos ir Sarcos / Raytheon XOS Exoskeleton. Šių kostiumų specifikacijos skiriasi, o kai kurios nebuvo išleistos. HAL 5 (Hybrid Assistive Limb) parduodamas kaip galintis penkis kartus padidinti vartotojo keliamąją galią.

Du pagrindiniai egzoskeletų panaudojimo būdai būtų kariuomenėje ir medicininėje priežiūroje. Kariuomenei varomi egzoskeletai leistų kariams nešiotis sunkesnius ginklus ir daugiau įrankių bei amunicijos. Variklio egzoskeleto koncepcija yra pagrindinė JAV kariuomenės naujos kartos armijos vizijos tema. 2007 m. sausio mėn. buvo pranešta, kad Pentagonas skyrė lėšų Teksaso universiteto nanotechnologui Ray’ui Baughmanui, kad jis sukurtų miomerų pluoštus kaip „raumenis“ varomiems egzoskeletams. Kelių Japonijos universitetų mokslininkai medicininei priežiūrai sukūrė minkštus egzoskeletus, skirtus padėti medicinos slaugytojams nešioti senus ar ligonius. Taigi, egzoskeletai gali būti pritaikyti tiek kare, tiek taikoje.

Vis dėlto yra keletas pagrindinių kliūčių kuriant veiksmingus egzoskeletus. Didžiausias yra geresnis galios ir svorio santykis (kuris galėtų būti pagerintas naudojant pluoštą, o ne įprastą mechatroniką) ir akumuliatoriaus veikimo laiką.