Dış iskelet alanındaki çalışmaların başlamasından yarım yüzyıl sonra, bu ekipmanın ilk örnekleri tam teşekküllü çalışmaya hazır. Lockheed Martin kısa süre önce HULC (Human Universal Load Carrier) projesinin yalnızca Pentagon ile sahada test edilmediğini, aynı zamanda seri üretime hazır olduğunu söyledi. Dış iskelet HULC, diğer şirketlerin benzer birkaç projesi tarafından artık "arkadan nefes alıyor". Ancak böyle bir tasarım bolluğu her zaman değildi.
Aslında, bir kişinin giyebileceği ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilecek herhangi bir cihaz yaratma fikri, geçen yüzyılın ilk yarısında ortaya çıktı. Ancak, belirli bir zamana kadar bu, bilimkurgu yazarlarının başka bir fikriydi. Pratik olarak uygulanabilir bir sistemin geliştirilmesine ancak ellili yılların sonunda başlandı. General Electric, ABD ordusunun himayesinde Hardiman adlı bir proje başlattı. Teknik görev cesurdu: GE'nin dış iskeletinin bir kişinin bir buçuk bin pound (yaklaşık 680 kilogram) ağırlığındaki yüklerle çalışmasına izin vermesi gerekiyordu. Proje başarıyla tamamlanırsa, Hardiman dış iskeletinin büyük umutları olacaktı. Bu nedenle ordu, hava kuvvetlerinde silah ustalarının çalışmalarını kolaylaştırmak için yeni teknolojiyi kullanmayı amaçladı. Ek olarak, nükleer bilimciler, inşaatçılar ve diğer birçok endüstrinin temsilcileri "sıradaydı". Ancak programın başlamasından on yıl sonra bile General Electric mühendisleri tasarlanan her şeyi metale çeviremediler. Çalışan bir mekanik kol da dahil olmak üzere birkaç prototip üretildi. Hardymen'in devasa pençesi hidrolik olarak çalışıyordu ve 750 pound (yaklaşık 340 kg) yükü kaldırabiliyordu. Uygulanabilir bir "eldiven" temelinde ikinci bir tane oluşturmak mümkün oldu. Ancak tasarımcılar başka bir sorunla karşı karşıya kaldı. Dış iskeletin mekanik "bacakları" düzgün çalışmak istemedi. Bir kol ve iki destek ayağına sahip Hardiman prototipi 750 kilogramın altındaydı ve maksimum tasarım kapasitesi kendi ağırlığından daha azdı. Bu ağırlık ve dış iskeletin merkezlenmesinin özellikleri nedeniyle, yükü kaldırırken, tüm yapı genellikle titremeye başladı ve bu da birkaç kez devrilmeye neden oldu. Acı bir ironi ile, projenin yazarları bu fenomeni “Aziz Vitus'un mekanik dansı” olarak adlandırdı. General Electric'in tasarımcıları ne kadar uğraşırsa uğraşsınlar, hizalama ve titreşimlerle baş etmeyi başaramadılar. 70'lerin başında Hardiman projesi kapatıldı.
Sonraki yıllarda, dış iskelet yönündeki çalışmalar etkisiz hale geldi. Zaman zaman çeşitli kuruluşlar onlarla ilgilenmeye başladı, ancak neredeyse her zaman istenen sonuç gelmedi. Aynı zamanda, bir dış iskelet yaratmanın amacı her zaman askeri kullanımı değildi. 70'lerde, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü çalışanları, çok başarılı olmadan, kas-iskelet sistemi yaralanmaları olan engellilerin rehabilitasyonu için tasarlanmış bu sınıfın ekipmanını geliştirdiler. Ne yazık ki, o sırada mühendisler de takımın çeşitli parçalarını senkronize etme yoluna girdiler. Dış iskeletlerin, yaratılmalarını biraz daha kolaylaştırmayan bir takım karakteristik özelliklere sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Bu nedenle, insan operatörün fiziksel yeteneklerinde önemli bir gelişme, uygun bir enerji kaynağı gerektirir. İkincisi, sırayla, tüm aparatın boyutlarını ve ölü ağırlığını arttırır. İkinci engel, kişi ve dış iskeletin etkileşiminde yatmaktadır. Bu tür ekipmanın çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: bir kişi kolu veya bacağı ile herhangi bir hareket yapar. Uzuvları ile ilişkili özel sensörler bu sinyali alır ve uygun komutu kumanda elemanlarına iletir - hidrolik veya elektriksel mekanizmalar. Komutların verilmesiyle eşzamanlı olarak, bu aynı sensörler, manipülatörlerin hareketinin operatörün hareketlerine karşılık gelmesini sağlar. Mühendisler, hareketlerin genliklerini senkronize etmenin yanı sıra zamanlama sorunuyla da karşı karşıyadır. Mesele şu ki, herhangi bir tamircinin belirli bir tepki süresi vardır. Bu nedenle, dış iskeletin kullanımında yeterli kolaylık sağlamak amacıyla en aza indirilmelidir. Şimdi vurgulanan küçük, kompakt dış iskeletler söz konusu olduğunda, insan ve makine hareketlerinin senkronizasyonu özel bir önceliğe sahiptir. Kompakt dış iskelet, destek yüzeyinde vs. bir artışa izin vermediğinden, kişi ile birlikte hareket etmeye vakti olmayan mekanikler, kullanımı olumsuz etkileyebilir. Örneğin, mekanik bir "bacağın" zamansız bir hareketi, bir kişinin dengesini kaybetmesine ve düşmesine neden olabilir. Ve bu tüm sorunlardan uzak. Açıkçası, insan bacağı elden daha az serbestlik derecesine sahiptir, el ve parmaklardan bahsetmiyorum bile.
Askeri dış iskeletlerin en yeni tarihi 2000 yılında başladı. Ardından Amerikan ajansı DARPA, EHPA programının (İnsan Performansını Artırmak için Dış İskeletler - İnsan performansını artırmak için dış iskeletler) başlatmasını başlattı. EHPA programı, geleceğin askeri görünümünü yaratmak için daha büyük bir Land Warrior projesinin parçasıydı. Ancak, 2007'de Kara Savaşçısı iptal edildi, ancak dış iskelet kısmına devam edildi. EHPA projesinin amacı sözde yaratmaktı. insan kolları ve bacakları için amplifikatörler içeren eksiksiz bir dış iskelet. Aynı zamanda, hiçbir silah veya rezervasyon gerekli değildi. DARPA ve Pentagon'dan sorumlu yetkililer, dış iskelet alanındaki mevcut durumun, onları ek işlevlerle donatmaya izin vermediğini çok iyi biliyorlardı. Bu nedenle, EHPA programı için referans şartları, yalnızca bir asker tarafından bir dış iskelette yaklaşık 100 kilogram ağırlığındaki bir yükün uzun süreli taşınması ve hareket hızında bir artış olasılığını ifade eder.
Sacros ve Berkeley Üniversitesi (ABD) ile Japon Cyberdyne Systems, yeni teknolojinin geliştirilmesine katılma isteklerini dile getirdiler. Programın başlangıcından bu yana on iki yıl geçti ve bu süre zarfında katılımcıların kompozisyonu bazı değişikliklere uğradı. Sacros şimdi Raytheon endişesinin bir parçası haline geldi ve üniversitenin Berkeley Bionics adlı bir bölümü Lockheed Martin'in bir bölümü haline geldi. Öyle ya da böyle, şimdi EHPA programı kapsamında oluşturulan üç prototip dış iskelet var: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL ve Raytheon XOS.
Listelenen dış iskeletlerin ilki - HULC - DARPA gereksinimlerini tam olarak karşılamıyor. Gerçek şu ki, 25 kilogramlık yapı sadece bir sırt destek sistemi ve mekanik "bacaklar" içeriyor. HULC'de el desteği uygulanmaz. Aynı zamanda, sırt destek sistemi aracılığıyla kollardaki yükün çoğunun dış iskeletin kuvvet elemanlarına aktarılması ve nihayetinde yere "gitmesi" nedeniyle HULC operatörünün fiziksel yetenekleri artar. Uygulanan sistem sayesinde bir asker 90 kilograma kadar kargo taşıyabilir ve aynı zamanda tüm ordu standartlarını karşılayan bir yükü deneyimleyebilir. HULC, sekiz saate kadar dayanan bir lityum iyon pil ile çalışır. Ekonomik modda, dış iskeletteki bir kişi saatte 4-5 kilometre hızla yürüyebilir. HULC'nin mümkün olan maksimum hızı 17-18 km / s'dir, ancak sistemin bu çalışma modu, bir pil şarjından çalışma süresini önemli ölçüde azaltır. Gelecekte Lockheed Martin, HULC'yi kapasitesi bir günlük çalışma için yeterli olacak yakıt hücreleriyle donatmayı vaat ediyor. Ek olarak, sonraki sürümlerde, tasarımcılar dış iskelet kullanıcısının yeteneklerini önemli ölçüde artıracak "robotik" eller vaat ediyor.
Raytheon, şimdiye kadar, XOS-1 ve XOS-2 endekslerine sahip, birbirine benzer iki dış iskelet sundu. Ağırlık ve boyut parametrelerinde ve sonuç olarak bir dizi pratik özellikte farklılık gösterirler. HULC'den farklı olarak, XOS ailesi bir el tahliye sistemi ile donatılmıştır. Bu dış iskeletlerin her ikisi de kendi ağırlıklarının yaklaşık 80-90 kilogramını kaldırabilir. Her iki XOS'un tasarımının da mekanik kollara çeşitli manipülatörler kurmanıza izin vermesi dikkat çekicidir. XOS-1 ve XOS-2'nin şu ana kadar önemli ölçüde güç tüketimine sahip olduğunu belirtmek gerekir. Bu nedenle, henüz özerk değiller ve harici güç kaynağı gerektiriyorlar. Buna göre maksimum seyahat hızı ve pil ömrü söz konusu değil. Ancak Raytheon'a göre kablo gücüne duyulan ihtiyaç, uygun bir elektrik kaynağının bulunduğu depolarda veya askeri üslerde XOS kullanımına engel olmayacak.
EHPA programının üçüncü örneği Cyberdyne HAL'dir. Bugün, HAL-5 sürümü alakalı. Bu dış iskelet, bir dereceye kadar ilk ikisinin bir karışımıdır. HULC gibi bağımsız olarak kullanılabilir - piller 2,5-3 saat dayanır. XOS ailesi ile Cyberdyne Systems'in gelişimi, tasarımın "bütünlüğü" ile birleştirilir: hem kollar hem de bacaklar için destek sistemleri içerir. Ancak HAL-5'in taşıma kapasitesi birkaç on kilogramı geçmiyor. Bu gelişmenin hız nitelikleriyle de durum benzerdir. Gerçek şu ki, Japon tasarımcılar askeri kullanıma değil, engellilerin rehabilitasyonuna odaklandılar. Açıkçası, bu tür kullanıcılar sadece yüksek hıza veya yük kapasitesine ihtiyaç duymazlar. Buna göre, ordu mevcut haliyle HAL-5 ile ilgileniyorsa, temelinde askeri kullanım için keskinleştirilmiş yeni bir dış iskelet yapmak mümkün olacaktır.
EHPA yarışmasına sunulan tüm gelecek vaat eden dış iskelet seçeneklerinden yalnızca HULC, orduyla birlikte testlere ulaştı. Diğer projelerin bazı özellikleri hala saha denemelerine başlamalarına izin vermiyor. Eylül ayında, dış iskeletin özelliklerini gerçek koşullarda incelemek için birkaç HULC kiti parça parça gönderilecek. Her şey yolunda giderse, 2014-15'te büyük ölçekli üretim başlayacak.
Bu arada bilim adamları ve tasarımcılar daha iyi konseptlere ve tasarımlara sahip olacaklar. Dış iskelet alanında en çok beklenen yenilik robotik eldivenlerdir. Mevcut manipülatörler, manuel kullanıma yönelik alet ve benzeri nesneleri kullanmak için henüz çok uygun değil. Ayrıca, bu tür eldivenlerin yaratılması bir takım zorluklarla ilişkilidir. Genel olarak, diğer dış iskelet düzeneklerine benzerler, ancak bu durumda, senkronizasyon sorunları çok sayıda mekanik eleman, insan elinin hareketinin özellikleri vb. Dış iskeletlerin geliştirilmesindeki bir sonraki adım, bir nöroelektronik arayüzün oluşturulması olacaktır. Artık mekaniğin hareketi sensörler ve servo sürücüler tarafından kontrol ediliyor. Mühendisler ve bilim adamları için daha uygun olanı, insan sinir uyarılarını ortadan kaldıran elektrotlu bir kontrol sisteminin kullanılmasıdır. Diğer şeylerin yanı sıra, böyle bir sistem, mekanizmaların reaksiyon süresini azaltacak ve sonuç olarak tüm dış iskeletin verimliliğini artıracaktır.
Pratik uygulama ile ilgili olarak, son yarım yüzyılda, bu konudaki görüşler pek değişmedi. Ordu hala umut verici sistemlerin ana kullanıcıları olarak kabul ediliyor. Yükleme ve boşaltma operasyonları, mühimmat hazırlamak ve ayrıca bir savaş durumunda savaşçıların yeteneklerini geliştirmek için dış iskeletleri kullanabilirler. Dış iskeletlerin taşıma kapasitesinin sadece ordu için faydalı olmayacağına dikkat edilmelidir. Bir kişinin fiziksel yeteneklerini önemli ölçüde artırmasına olanak tanıyan teknolojinin yaygın kullanımı, tüm lojistik ve kargo taşımacılığının çehresini değiştirebilir. Örneğin, forkliftlerin yokluğunda bir kargo yarı treyler yükleme süresi yüzde onlarca azalacak ve bu da tüm taşıma sisteminin verimliliğini artıracaktır. Son olarak, sinir kontrollü dış iskeletler, engellilerin yeniden tam bir yaşam sürmelerine yardımcı olacaktır. Ayrıca, nöroelektronik arayüze büyük umutlar bağlanıyor: omurilik yaralanmaları vb. Yaralanmalarda beyinden gelen sinyaller vücudun belirli bir bölgesine ulaşmayabilir. Onları sinirin hasarlı bölgesine “kesersek” ve dış iskelet kontrol sistemine gönderirsek, kişi artık tekerlekli sandalye veya yatakla sınırlı kalmayacaktır. Böylece, askeri gelişmeler sadece ordunun değil, hayatlarını bir kez daha iyileştirebilir. Şimdilik, büyük planlar yaparken, yalnızca sonbaharda başlayacak olan Lockheed Martin HULC dış iskeletinin deneme operasyonunu hatırlamalısınız. Sonuçlarına dayanarak, hem tüm endüstrinin beklentilerini hem de potansiyel kullanıcıların ilgisini değerlendirmek mümkün olacaktır.
