Egzoszkielet HAL-5

Człowiek po założeniu egzoszkieletu HAL-5 ma wręcz nieludzką siłę. Urządzenie zostało stworzone głównie z myślą o osobach starszych, które mają trudnościz poruszaniem się.

HULC pozwoli nieść ciężki plecak przez wiele kilometrów po trudnym terenie. Na zdjęciu powyżej wersja z 2004 roku.

Tak HULC wygląda obecnie.

Ubrany w egzoszkielet, do zdjęcia pozuje inżynier Rex Jameson, członek zespołu tworzącego to urządzenie.

Zakładając egzoszkielet, każdy może podnosić kilkuset kilogramowe ciężary. I nawet się przy tym nie zmęczy.

Słabą stroną Sarcos XOS jest zasilanie. Baterie wystarczają na razie tylko na ok. 40 minut.

Konstrukcja egzoszkieletu bardzo przypomina ludzkie ciało. Dlatego używanie go jest intuicyjne i nie wymaga specjalnego przeszkolenia.

General Electric próbował stworzyć egzoszkielet już w latach 60. ubiegłego wieku. Niestety, na skutek braku sukcesów z projektu wycofano się po paru latach.

« »

Tony Stark, główny bohater filmu „Iron Man”, dzięki zbudowanemu przez siebie osobistemu pancerzowi jest w stanie bez trudu pokonać przeciwników. Nic dziwnego, nosząc pancerz, nie tylko ma on do dyspozycji broń laserową, ale także jest silniejszy i bardziej wytrzymały.

Nie minęło pół roku od premiery tego opartego na komiksie Stana Lee filmu, a egzoszkielet trafił na rynek. W Japonii dostępne jest urządzenie o nazwie HAL (Hybrid Assistive Limb), zaprojektowane przez zespół prof. Yoshiyuki Sankaja z Uniwersytetu w Tsukubie. Za 2200 dolarów miesięcznie otrzymujemy coś na kształt kombinezonu składającego się z licznych silniczków na baterie. Dzięki nim można zwiększyć siłę swoich mięśni nawet dziesięciokrotnie. To wspaniała wiadomość dla osób starszych
i cierpiących na różne dolegliwości, na przykład niedowład mięśni. Osoby takie często mają problemy z poruszaniem się, nie wspominając już o trudnościach, jakie sprawia im wykonanie najprostszych czynności – chociażby noszenie zakupów.

Sztuczne mięśnie jak prawdziwe

Powstaje pytanie: jak sterować tym futurystycznym urządzeniem? Okazuje się, że jest to prostsze, niż można by przypuszczać. Kontrolowanie maszynerii HAL-a, czyli swoistych sztucznych mięśni, odbywa się identycznie jak w przypadku tych naturalnych – wystarczy pomyśleć.

Gdy chcemy zacisnąć dłoń, myślimy o tym. W efekcie mózg wysyła sygnał elektryczny, który biegnie przez system nerwowy do odpowiednich mięśni i wydaje im polecenie.  Czujniki przyczepione do skóry wychwytują te sygnały. Następnie trafiają one do komputera, a ten – na podstawie ich intensywności – analizuje, ile siły w dany ruch chciał włożyć człowiek. Następnie przelicza, w jakim stopniu egzoszkielet powinien pomóc człowiekowi i przekazuje odpowiednie instrukcje silniczkom. Cała ta skomplikowana operacja odbywa się w ułamku sekundy. Dzięki temu sztuczne mięśnie poruszają się dokładnie w tym samym momencie co te prawdziwe.

Drugi system zastosowany w egzoszkielecie pełni rolę swoistego słownika ruchów. Pomysł jest dość prosty. Każdy ruch, który wykonuje człowiek, składa się z pewnych charakterystycznych elementów. Często jesteśmy w stanie domyślić się, co ktoś chce powiedzieć, już po kilku pierwszych słowach – podobnie jest w tym przypadku, z tym że słowa zostały zastąpione przez ruchy mięśni. I tak, gdy użytkownik będzie chciał na przykład wstać, to komputer domyśli się tego, jeszcze zanim pośladki oderwą się od krzesła.

Oczywiście te charakterystyczne elementy mogą z czasem się zmieniać. Poza tym są różne u różnych osób. Dlatego ten słownik ruchów aktualizuje się automatycznie, bez przerwy analizując ruchy użytkownika.

Technologia zastąpi magię

Można sobie wyobrazić, że kiedyś – dzięki egzoszkieletom – robotnicy przy pracy będą przypominać Galów ze słynnego komiksu o Asteriksie i Obeliksie. Ci po wypiciu magicznego napoju bez wysiłku przerzucali wielotonowe głazy albo podskakiwali na olbrzymie wysokości.

To jeszcze zbyt ambitne zadanie dla HAL-a. Nawet mimo że prof. Sankai zaprojektował egzoszkielet tak, by nadawał się on do górskiej wspinaczki i pracy w głębokim śniegu na wysokości 4 tys. metrów. Na razie producent odradza korzystanie z urządzenia poza domem. To kwestia mało wydajnych baterii. Przy normalnym użytkowaniu HAL może pracować na ok. 5 godzin.

Pierwsze wersje są na ogół toporne. Wystarczy spojrzeć chociażby na wczesne telefony komórkowe czy laptopy. Kolejne wersje HAL-a mogą wprawić nas w osłupienie. Warto dodać, że prof. Sankai zastrzegł sobie, że jego dzieło nie będzie wykorzystywane przez wojsko.

W USA powstaje Iron Man

Nie oznacza to jednak, że trzeba definitywnie zapomnieć o marzeniach z dzieciństwa, w których wkładamy strój Iron Mana. Egzoszkielet na potrzeby wojska tworzą Amerykanie. Liczne projekty tego typu finansuje bądź współfinansuje agencja Departamentu Obrony USA – DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Jej zadaniem jest rozwijanie technologii, które później znajdą zastosowanie w armii USA. Oczkiem w głowie DARPA jest projekt potocznie określany jako „Żołnierz przyszłości”.

Składa się na niego szereg technologii. Dzięki nim żołnierze będą doskonale widzieć, gdzie na polu walki znajdują się ich koledzy, a gdzie wróg. Nie trzeba chyba wspominać, że będą też dysponować niemalże kosmicznym uzbrojeniem, a nowe mundury ochronią ich przed kulami, które nie wyrządzą im większych szkód.

Za ochronę przed kulami odpowiada warstwa zewnętrzna. Dzisiaj kamizelki wykonywane są głównie z kevlaru, ale powstają jeszcze nowocześniejsze pancerze. Na przykład w ramach wspólnego projektu armii amerykańskiej i uczelni MIT (Massachusetts Institute of Technology) naukowcy szukają sposobu na stworzenie inteligentnego materiału na bazie substancji o nazwie ferrofluid. Materiał skomponowany z cząsteczek żelaza zawieszonych w silikonowym płynie twardniałby w ciągu paru milisekund za każdym razem, gdy popłynąłby przez niego prąd. Podobny projekt prowadzi firma Armor Holdings – substancja o nazwie Shear-Thickening Liquid w chwili, gdy uderza w nią pocisk, natychmiast twardnieje, a gdy towarzysząca uderzeniu energia już się rozproszy, substancja wraca do stanu płynnego. W kontekście tego artykułu bardziej interesująca jest warstwa środkowa. Dzięki niej żołnierz ma zyskać nadludzką siłę i wytrzymałość. Z kolei warstwa wewnętrzna będzie odpowiedzialna za kontrolę i podtrzymywanie funkcji życiowych.

Wyjątkowo ciekawe są trzy projekty, których uczestnicy mają na celu stworzenie technologii dla warstwy środkowej. Dwa z nich prowadzone są na Uniwersytecie Berkley. Pierwszym kieruje profesor Hugh Herr. Jego zespół buduje maszynę, która w przyszłości ma pozwolić na wielogodzinny marsz z ciężkim sprzętem na plecach. ExoHiker, bowiem taką nosi nazwę, ma być przede wszystkim oszczędny. Do pracy potrzebuje zaledwie 2 watów, czyli mniej więcej tyle, ile zużywa przenośne radio. Mimo to jest w stanie przejąć 80 proc. wysiłku wynikającego z niesienia ważącego 40 kilogramów plecaka. Problem w tym, że ExoHiker krępuje ruchy, co jest poważną wadą.