История экзоскелетов: от ранних прототипов до современных промышленных экзокостюмов.
Часть 1.
Экзоскелеты могут показаться футуристическими изобретениями, но их история началась несколько десятилетий назад. То, что начиналось как экспериментальные проекты в области робототехники в исследовательских лабораториях, сегодня превратилось в носимые системы, которые помогают людям в сфере здравоохранения, логистики и промышленности.
Ранние концепции: первые идеи экзоскелетов История современных экзоскелетов началась гораздо раньше, чем многие могут подумать. Ранние концепции механической поддержки появились еще в начале 20 века, но они так и не превратились в функциональные системы.
Первый официально задокументированный проект появился около 1965 года, когда компания General Electric в США начала разработку Hardiman, массивного экзоскелета для всего тела, предназначенного для увеличения силы пользователя при поднятии тяжелых предметов.
Это была смелая концепция, далеко опередившая свое время, но слишком тяжелая и сложная, чтобы быть практичной. Примерно в то же время исследователи из Института Михаила Пупина в Сербии, а затем из Университета Висконсин-Мэдисон (США) разработали первые экзоскелеты для помощи при ходьбе.
Их целью было помочь людям с ограниченными возможностями передвижения снова ходить. Эта идея остается центральной в реабилитационной робототехнике и сегодня. Из-за технических ограничений того времени потребовалось несколько десятилетий, прежде чем технология экзоскелетов созрела достаточно для практического использования.
Часть 2. Из лаборатории в клинику. С началом XXI века экзоскелеты начали переходить из лабораторий в реальные приложения. Одним из первых коммерческих продуктов стал Lokomat, выпущенный в 2001 году компанией Hocoma AG в Швейцарии. Эта система произвела революцию в реабилитации походки, помогая пациентам с инсультом или травмами спинного мозга заново научиться ходить. К 2013 году Hocoma поставила более 500 систем в больницы по всему миру. Тем временем исследования в лабораториях и компаниях расширялись. В рамках нескольких проектов изучались военные экзоскелеты, такие как Raytheon XOS и HULC от Lockheed Martin, целью которых было повышение выносливости и силы.
В то же время медицинские экзоскелеты, такие как ReWalk (ReWalk Robotics, Израиль) и Indego (Parker Hannifin, США), помогали парализованным пользователям снова вставать и ходить. Многие из них получили сертификаты CE и FDA, что позволило использовать их в клинических условиях и даже в домашних условиях. В 2016 году ReWalk отпраздновала выпуск 100-й системы для домашнего использования. Это был важный шаг на пути к доступной персональной реабилитации.
Часть 3. За пределами медицинского использования: экзоскелеты появляются на рабочих местах. В то время как ранние экзоскелеты были ориентированы на медицинское использование, вскоре появились новые возможности в промышленности и логистике. Примерно в 2015 году компании начали разрабатывать промышленные экзоскелеты для снижения физической нагрузки и предотвращения травм на рабочем месте. Одним из первых примеров стал Chairless Chair от швейцарской компании Noonee, удлинитель для ног, который позволяет пользователям сидеть где угодно и снимать нагрузку от длительного стояния. Другим примером стал Laevo из Нидерландов: пассивный экзоскелет для поддержки спины, который помогает работникам при повторяющихся подъемах или наклонах вперед. Пассивные экзоскелеты быстро завоевали популярность, поскольку были проще, легче и доступнее по цене, чем электрические версии. Они были ориентированы на эргономическую поддержку, а не на увеличение силы, что делало их практичными для таких отраслей, как логистика, строительство и производство до определенного момента.
Часть 5. Возникновение текстильных экзокостюмов В середине 2010-х годов появилась новая концепция: мягкие экзоскелеты, или текстильные экзокостюмы, изготовленные в основном из легких тканей вместо жестких металлических каркасов. В Институте Вайсса при Гарвардском университете исследователи разработали текстильные экзокостюмы для помощи при ходьбе. Примерно в то же время лаборатория сенсорно-моторных систем в ETH Zurich изучала аналогичные конструкции. Исследования, которые впоследствии привели к созданию MyoSwiss, спин-оффа ETH, который в 2020 году запустил MyoSuit. В 2017 году ReWalk Robotics получила лицензию на технологию экзокостюмов Гарварда, которая в 2019 году была одобрена для использования с пациентами, перенесшими инсульт, в реабилитационных центрах. Текстильные экзокостюмы имели важное преимущество: они были гибкими, удобными в носке и адаптируемыми к движениям пользователя. Благодаря этому носимая опора больше напоминала одежду, чем механизм.