Exoszkeleton, a testre csatolható külső robotváz

 

A hatvanas évek óta kísérletezünk a testre csatolható külső robotvázakkal, az elmúlt évtizedben tapasztalt robbanásszerű technikai fejlődésnek köszönhetően pedig ma már az élet számos területén használjuk is őket. 2005-ben az emberek többsége elképzelni sem tudta az exoszkeletont, vagy, hogy mire lenne használható, most 2021-ben pedig már kifejezetten elterjedt dolognak számít nemcsak a sci-fi, de a tudományos valóság világában is. 

A testre rögzíthető, jellemzően motorral hajtott robotváz hihetetlen mértékben képes kiterjeszteni az emberi teljesítőképesség határait. A jelenleg még gyerekcipőben járó technológia hatalmas fejlődési potenciállal rendelkezik.

Elsőnek a mozivásznakon találkozhattunk vele, majd szépen lassan bekúszott az emberek mindennapi életébe is. A vázakat a katonai célú felhasználás mellett az egészségügyi és az ipari területen váltak be eddig a leginkább.

Az exoszkeletonoknak két fő típusa alakult ki: a passzív és az aktív. A passzív szerkezetben nincsenek segítő motorok, és elsősorban a testet érő fizikai terhelés jobb elosztásában segíti a viselőjét. Az aktív szerkezetekkel viszont különböző elektromotorok révén viselőjük lényegesen nagyobb erőkifejtésre lesz képes. A passzív szerkezetek értelemszerűen könnyebbek, és kezelésük is egyszerűbb, használatukhoz akkutöltő helyek kiépítése sem szükséges. 

A Fordnál használt exoszkeleton

Az autó és repülőgépgyártók, sőt az építőipari vállalkozások is gyorsan rájöttek, hogy milyen előnyökkel szolgálhat az exoszkeletonok bevezetése. A BMW mellett, az Audi, a Toyota, a Ford, és a Boeing is megkezdte összeszerelő üzemeiben az eszköz bevezetését.

A Ford jelenleg az egyik legnagyobb exoszekelton-felhasználó, több üzemében rendszeresítette az Ekso Bionics berendezéseit, hogy csökkentse a munkások fizikai terhelését amikor például magasba emelt karral kell valamit beszerelniük egy autó alvázába. A Hyundai a dél-koreai gyártó saját fejlesztését, a passzív Vexet használja, amely elsősorban a vállizületek tehermentesítését szolgálja. A Hyundai azoknál a munkahelyeknél vetette be az exoszkeletonját, ahol például a fékcsöveket és a kipufogógórendszert szerelik fel a felemelt autókra. A General Motors a NASA-val közösen fejleszt olyan szerelést segító robotkesztyűt, amivel a munkások nagyobb erőt képesek kifejteni, és ami a kézsérülések valószínűségét is csökkenti.

Az alábbi videón a BMW passzív vázzal felszerelt munkásait láthatjuk munka közben.

Egyelőre a gyártóüzemek többsége a passzív segítő vázak alkalmazását részesíti előnyben, főleg az egyszerűbb kezelés miatt. De az igazi áttörést az aktív exoszkeletonok hozhatják. Az ilyen "vázrobotokat" fejlesztő cégek többsége a teljes testre szerelhető megoldásokban gondolkodik, de ilyenekből egyelőre kevés olyan érhető el a piacon, amely ipari körülmények között is használható. 

Az amerikai Sarcos Robotics az elsők között dobott piacra ilyen, a teljes testre szerelhető eszközt, amiből az USA hadseregének különleges műveleti parancsnoksága már rendelt is.

Sarcos Robotics Guardian XO

Ezek az eszközök túl nagyok, nagy az energiaigényük és zajosak is. Így elsősorban logisztikai feladatok ellátásában, például nehéz berendezések mozgatásában segíthetik a katonákat, akárcsak a Power loader az Alien filmkeből. 

Power loader az Alien filmekből

A hadsereg különleges erői számára kifejlesztett és tesztelés alatt álló Exoszkeletonjaiból néhány példa.

A TALOS nevű exoszkeleton harci ruházatban beépített fiziológiai és biológiai érzékelők vannak.  Különböző kis hajtóművek biztosítják a megnövelt erőkifejtést. Processzorok és számítógépek működtetik a ruházatot, míg a sisak egy belső kijelzővel és golyóálló képességgel rendelkezik.

A TALOS három verzója (forrás: Socom)

Az orosz Ratnik-3 nevű harci exoszkeleton golyóálló, tűzálló és robbanásbiztos. Valahogy így tudom elképzelni Marco Kloos Frontvonalakban használt csapatpáncélját. A ruházat egyik legfontosabb része a sisak, amit nagy részben belülről egy kijelző alkot, amely információkat tartalmaz a felderítésről, a termikus képalkotásról, az egészségügyi adatokról, a biológiai adatokról és a hőmérsékletről is. A sisak belsejében egy légzőkészülék is található. A ruházat tartalmaz még egy nukleáris robbanásbiztos órát is. A törzsszerkezet egy újonnan kifejlesztett szövetből áll, ami a viselőjét láthatatlanná teszi az infravörös képalkotás számára azáltal, hogy a ruházat belsejében lévő összes hőt elnyeli. Az öltözet vízálló és a belső hőmérséklet is beállítható. A viselője -30 ℃ és 50℃ között is biztosan tudja használni. A nadrág része biztosítja a gyorsabb futás lehetőséget és a magasabbra való ugrást is. A kutatók egyik fő célja, hogy kifejlesszék azt a lehetőséget, hogy a ruha megállítsa a vérzést sérülés esetén.

A Ratnik-3, magyarul "harcos"

Norinco, a kínai állami tulajdonban lévő – polgári és katonai termékek széles skáláját gyártó –  védelmi vállalat 2019-ben debütált a második generációs katonai exoszkeletonnal, amelynek szintén az a célja, hogy segítse a gyalogsági egységeknek a fegyver, felszerelés és lőszer szállítást.

Norinco exoszkeleton ruházat tesztelés alatt 

Exoszkeletonok az egészségügyben 

A B-TEMIA egy olyan orvosi eszközgyártó cég, amely az emberi mobilitás helyreállítását, fenntartását és fokozását végző emberi növekedési rendszereket fejleszt, amik segítséget nyújtanak sclerosis multiplexben és osteoarthritisben szenvedő emberek számára. A mesterséges külső váz viselése során az akkumulátoros működtetésű exoszkeleton érzékelőket, mesterséges intelligenciát és más technológiákat használ a természetes mozgások elősegítésére. A szakértők véleménye alapján a gyalogsági csapatokkal szemben álló alapvető kihívás, hogy túl nehéz a felszerelésük. A Lockheed Martin erre keres most megoldást, aminek kapcsán egy 6,9 millió dolláros kutatási díjat is elnyert.

A B-TEMIA által kifejlesztett orvosi exo

Az Ekso GT-t. a stroke-os és gerincsérült betegek rehabilitációjához készített exoszkeleton első változatát több mint tíz éve, 2009-ben fejlesztették ki eLEGS néven, és ma már több mint 170 rehabilitációs intézményben használják az eszközeiket. Magyarországon az Ekso GT exoszkeletonja egyelőre még nem áll rendelkezésre, az ilyen jellegű kezelést a társadalombiztosítás sem támogatja. Az országban jelenleg két exoszkeleton van használatban, az egyik az Országos Orvosi Rehabilitációs Intézetben, a másik pedig Pécsen, de ezeket egyelőre csak kutatási célokra használják.

Ahogy mondani szokás "Minden jóban van valami rossz".

Az Ohio Állami Egyetem mérnökei legutóbbi tanulmányukban leírták, hogy bár valóban pozitív behatással lehet az exoszkeleton a viselőjükre, a bénultak járását és mozgását elősegítő szerkezetek ugyanakkor jelentősen befolyásolhatják a neurológiai állapotukat. William Marras kutató elmondta, hiába próbálják meg például a hadsereg révén tökéletesíteni a külső csontvázakat, képtelenség megalkotni egy olyan eszközt, ami ne idézne elő fiziológiai bántalmakat, amiket már nehéz később orvosolni.

 „Az exoszkeleton felveszi a viselője mozgását, azt viszont nem követi módszeresen, így az agynak furcsa, megtévesztő jeleket adhat le, melynek következtében az izmok túlműködése figyelhető meg, ami fájdalomhoz és sérülésekhez vezethet.” - William Marras -

ReWalk Robotics Ltd. 

Szerencsére elmondható, hogy az Elysium, az Iron Man és az Avatar című filmek Exoszkeletonjainak megszületésére még várni kell, habár én úgy gondolom, hogy a technika jelenlegi fejlődése mellett tíz éven belül mind megvalósítható lesz.

2005-ben az emberek nem igen ismerték az Exoszkeleton fogalmát, 2013-ra már minden 25 év alatti fiatal tudta mi az, mert látta a filmekben, most 2021-ben pedig már nemcsak közismert fogalom, hanem a nagyvállalatok jövőbeli fejlesztési stratégiájának része. 

Írta: Adrienn

Forrás: raket.hu ; livescience.com ; b-termina.com ; Reuters ; diplomaci ; SOCOM ; TASS ; popsci.com