Экзоскелет

У этого термина существуют и другие значения, см. Экзоскелет (значения).

Экзоскеле́т (от греч. έξω — внешний и σκελετος — скелет) — устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счёт внешнего каркаса.

Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. По сообщениям открытой печати, реально действующие образцы в настоящее время созданы в Японии и США^[1]. Экзоскелет может быть интегрирован в скафандр.

История

Первый экзоскелет был совместно разработан General Electric и United States military в 60-х, и назывался Hardiman. Он мог поднимать 110 кг при усилии, применяемом при подъеме 4,5 кг. Однако он был непрактичным из-за его значительной массы в 680 кг. Проект не был успешным. Любая попытка использования полного экзоскелета заканчивалась интенсивным неконтролируемым движением, в результате чего никогда не проверялся с человеком внутри. Дальнейшие исследования были сосредоточены на одной руке. Хотя она должна была поднимать 340 кг, её вес составлял три четверти тонны, что в два раза превышало подъемную мощность. Без получения вместе всех компонентов для работы практическое применение проекта Hardiman было ограничено.^[2]

Направления разработок

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Эскиз экзоскелета Министерства обороны США.

Экзоскелет в составе концепта «Future Soldier» армии США.

Главным направлением разработок является военное применение экзоскелетов. Цель — создание брони, которая совместила в себе огневую мощь и бронирование танка, подвижность и скорость человека, и в разы увеличивающей силу того, кто использует экзоскелет.

Другой возможной областью применения экзоскелетов является помощь травмированным людям и людям с инвалидностью, пожилым людям, которые в силу своего возраста имеют проблемы с опорно-двигательным аппаратом.

Модификации экзоскелетов, а также отдельные их модели, могут оказывать значительную помощь спасателям при разборах завалов рухнувших зданий. При этом экзоскелет может защитить спасателя от падения обломков.

В наше время большой преградой для начала постройки полноценных экзоскелетов является отсутствие подходящих источников энергии, которые могли бы в течение длительного времени позволить машине работать автономно.

В 1960-е гг. компания General Electric разработала электрическую и гидравлическую конструкцию под названием Hardiman по форме напоминавший погрузчик-экзоскелет который лейтенант Эллен Рипли (В фильме «Чужие») использует в финальном бою против матки Чужих [1], однако при её весе в 1500 фунтов (680,4 кг) она была неэффективна.

Рабочие примеры экзоскелетов были построены, но широкое применение таких моделей пока невозможно. Это, например, экзоскелет XOS компании Sarcos, который был разработан на заказ армии США. По заявлениям прессы, машина удачно спроектирована, но из-за отсутствия аккумуляторов необходимого энергетического объёма демонстрацию пришлось проводить в режиме работы от сети то есть «от кабеля». (Ролик с демонстрацией есть на You Tube^[3]).

Некоторые экзоскелеты (Hybrid Assistive Limb, Honda Walking Assist Device) позиционируются как устройства для людей с проблемами опорно-двигательного аппарата^[4].

В массовой культуре

• В игре «C&C: Red alert 3» есть экзоскелеты у всех 3 сторон. У СССР это костюм оператора ПК «Тесла», у Альянса это костюм Крио(Хроно)- Легионера, а у Империи это костюмы боевых ангелов. В предыдущих частях серии экзоскелеты также применяются зачастую довольно широко.
• Впервые концепция брони с экзоскелетом была изложена в романе «Tom Swift and His Jet marine» (англ.), опубликованном в 1954 году.
• В романе И. А. Ефремова «Туманность Андромеды» (1957) звёздные экспедиции использовали для передвижения в условиях увеличенной силы тяжести электромеханические «прыгающие скелеты», надеваемые поверх скафандров.
• Герои романа Роберта Хайнлайна «Звездный десант» (1959) применяют бронированные боевые скафандры с интегрированными экзоскелетами, позволяющими бегать, прыгать на большую высоту при помощи встроенных ракетных двигателей, оснащенные разнообразным вооружением и др. оборудованием.
• В романе Станислава Лема — «Фиаско» (1987) пилот Ангус Парвис ищет пропавшую группу людей, в число которых входит один из постоянных героев Лема пилот Пиркс. Для поисков Парвис пользуется гигантским человекоподобным экзоскелетом («большеходом») — Диглатором.
• Во вселенной «Warhammer 40,000» экзоскелетами (а точнее, теоретически приравниваемыми к ним силовыми доспехами) пользуются боевые братья Космического Десанта, а также Сестры битвы. А войска Империи Тау используют целый ряд экзоскелетов. Разведывательные XV15, XV25, обладающие маскировочными полями, ударные XV8 «Кризис», оснащенные реактивними двигателями и широким спектром вооружений, экзоскелеты огневой поддержки XV88 «Броадсайд»(на самом деле в силу размеров(3 метра в высоту) и наличия кабины XV8 «Кризис» и XV88 «Броадсайд» не могут считаться экзоскелетами, хотя и имеют аналогичное XV15 и XV25 название "боевого костюма"(battlesuit)), оснащенные мощным оружием и экспериментальный командный экзоскелет XV22.
• Во вселенной StarCraft пехотинцы терранов (а также воины протоссов) одеты в экзоскелеты.
• Во вселенной игр серии «Fallout» тоже можно воспользоваться «силовой броней», для питания этой брони используется миниатюрный ядерный реактор. Она повышает класс защиты персонажа, его силу.
• В основе игр «Операция Silent Storm» и «Операция Silent Storm: Часовые» лежит альтернативная история Второй Мировой, где в ряд реально существовавшего вооружения тех лет вписаны боевые экзоскелеты «Панцеркляйны» (искаж. нем. маленькие танки), способные нести различное вооружение (авиационная пушка ШКАС, противотанковое ружье и т. д.).
• В мультсериале Эхо-взвод основным видом боевой техники являются эхолёты, являющиеся по сути экзоскелетами.
• Идея экзоскелета используется в компьютерной игре «S.T.A.L.K.E.R.», его приквеле «S.T.A.L.K.E.R.: Чистое Небо» и сиквеле «S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти». Внешний каркас позволяет переносить больше вещей, дополнительная броня даёт дополнительную защиту от физических повреждений, но из-за тяжести и громоздкости конструкции быстрый бег становится невозможным. Однако, при соответствующем улучшении бег становится возможным.
• Герой комиксов Marvel «Железный человек» создаёт серию экзоскелетов на основе изобретённого им же миниатюрного реактора. Эти экзоскелеты способны летать и оснащёны разнообразным вооружением и приспособлениями.
• В фильме «Бросок кобры» (англ. G.I. Joe: The Rise of Cobra) главные герои используют экзоскелеты (идентичные тем, которые представлены в игре «Crysis»).
• В фильме «Район №9» главный герой, спасаясь от преследования, использует инопланетный экзоскелет, хотя подобное оборудование по характеру взаимодействия с оператором можно приравнять скорее к лёгкому мыслеуправляемому танку.
• В игре «Crysis» и её сиквеле, спецотряд одет в экзоскелеты (с немного другим принципом работы: присутствуют механические усилители, но вместо обычного бронежилета используется нано-технологичная броня). Они имеют повышенную прочность, способность становится невидимым, а также ряд стимулирующих добавок, которые могут увеличивать силу человека и скорость в несколько раз. Использование функционала костюма-экзоскелета — ключевой элемент игровой механики в компьютерной игре «Crysis».
• В игре «Section 8» солдаты (вне зависимости от игры за бойца 8-ого сектора или повстанца) одеты в экзоскелеты. Они имеют повышенную прочность, повышенную скорость, умение взлетать на несколько метров и умение использовать любую технику (танки, пушки, роботы).
• В компьютерной игре «Chaser», есть миссия которая полностью выполняется в экзоскелете. В игре это достаточно громоздкая и медлительная конструкция, что компенсируется тем, что она несет мощное вооружение — пулемет и гранатомет. Кроме ведения военных действий экзоскелет больше ни для чего не предназначен — обе «руки» фактически являются креплениями для орудий. Примечательно то, что действия происходят на Марсе.
• Во вселенной игры «Halo» главный персонаж Master Chief (Джон-117) был облачен в экзоскелет «Мьёльнир», который так же являлся скафандром.
• В игровой серии Bet on Soldier экзоскелет являлся одной из главных боевых единиц.
• В игре Metal Gear Solid экзоскелет использует Gray Fox.
• В фильмах «Матрица. Перезагрузка» и «Матрица. Революция» люди используют экзоскелеты APU (Armored Personnel Units) при защите Зиона.
• В фильме «Аватар» тоже используют экзоскелеты в военных целях.
• В фильме «Чужие» лейтенант Эллен Рипли в финальном бою против матки Чужих использует погрузчик-экзоскелет.
• В игре «Чужой против Хищника» войсками Земли используется боевой экзоскелет «Alice».
• В онлайн-игре Total Influence наемники используют экзоскелеты Tank Armor и FEA (Female Exo Armor).
• В игре Killzone 3 одна из миссий проходится с использованием экзоскелета, имеющего встроенное оружие и джет-пак.
• В игре Vanquish главный герой одет в экзоскелет, снабженный реактивным ускорителем и системой замедления времени.
• В фильме «Дети-шпионы. Все время в мире» главный герой использует «руки-молоты» и «топуны», используемые для увеличения физической силы.
• В книгах серии «Древний» Сергея Тармашева Содружество использует космоэкзоскелеты в качестве истребителя. (100 экзоскелетов «Титан» находятся на борту кораблей класса «Незыблемый»).
• В компьютерной игре F.E.A.R. 3, в некоторых главах присутствует возможность использовать бронеробота, который является экзоскелетом.
• В компьютерной игре Chrome все солдаты оснащены экзоскелетом.
• В компьютерной игре Red Faction: Armageddon главный герой может управлять экзоскелетом L.E.O., оснащенным тяжелым пулеметом и ракетной установкой и способным наносить удары левой «рукой».
• В компьютерной игре Mass Effect 3 используются боевые роботы Атлас, являющиеся экзоскелетом, также броня капитана Шепарда отчасти является экзоскелетом (возможности встраивать адреналиновый модуль, модуль увеличения силы и т.д.)
• В компьютерной игре Parkan и Parkan 2 экзоскелеты используются в боевых костюмах.

См. также

• Скафандр
• Доспехи
• Омар
• Боевой робот
• Список новых перспективных технологий
• Мех (бронетехника)
• Киберпанк

Примечания

1. ↑ Кибернетические штаны поднимают своего хозяина по лестнице. 5 марта 2004
2. ↑ Экзоскелет (англ.)
3. ↑ Ролик с демонстрацией экзоскелета XOS на YouTube
4. ↑ Honda создала портативный экзоскелет для пожилых. 22 апреля 2008

Ссылки

• Японский экзоскелет с защитой от радиации
• Софт@mail.ru: Американцы готовы поставить пехотные экзоскелеты на конвейер
• Статья-обзор существующих экзоскелетов
• Wearable Power Assist Suit (англ.)
• Ireland On-line: Wheelchair-bound Japanese man looks to robot suit (англ.)
• Building the Real Iron Man (англ.)
• Pentagon to Develop Super-Suits (англ.)
• inventors.about.com — Exoskeleton (англ.)
• LIFESUIT Robotic Exoskeleton (англ.)

Фильмография

• «С точки зрения науки. Сделайте меня суперменом» (англ. Naked Science. Make me Superhuman) — научно-популярный фильм, снятый National Geographicв 2010 г.