Развитие эргоскелетов в складском хозяйстве

Эргоскелеты (они же, экзоскелеты) – стали прикладной сферой биомеханики из области научной фантастики. Их развитие в складском хозяйстве стало возможным благодаря ранним проектам восстановительной (реабилитационной) медицины и военным разработкам с целью повышения мобильности тактических групп и подразделений.

В основе конструкции экзоскелета лежит идея компенсации чрезмерных физических нагрузок, путём перераспределения их на другие незагруженные органы, что повышает общую выносливость. Другое дело, что в бою чрезмерная забота о компенсации усилий может стать даже помехой. Попробуйте в таком громоздком и тяжёлом обмундировании с кевларовым бронежилетом ловко увернуться от пули, не сломав себе шею! А вот в медицине и промышленности экзоскелеты явно ожидает большое будущее. Мировая индустрия комиксов и кино подарила нам ещё один ранее фантастический девайс, которым раньше можно было лишь поражать воображение читателей и зрителей.

Машинизация со времён Хеопса

То, что мы сейчас знаем под названием «эргоскелет», уже имело своих предшественников. Например, они были у носильщиков в доисторическую эпоху, начиная со времён строительства великих пирамид в Гизе. Тогда их строителями использовались индивидуальные носимые или коллективные приспособления, увеличивающие производительность или выносливость. Самые простое – коромысло (по древнерусски – перевясло) для ношения грузов на плечах, станки коза (в просторечии – козелки) для переноски тарно-штучных тяжёлых грузов (стройматериалы и металлические слитки). От них и ведут свой род солдатские ранцы, которые начали применять с XVIII века. Туристам и альпинистам простейшие примеры прото-эргоскелетов известны в виде станковых рюкзаков (в СССР 1980-х выпускали алюминиевый «Ермак»), которые вкупе с привязными лыжными палками к ногам, облегчали длительную ходьбу. Но тяжесть в этих случаях снимается лишь со спинных и грудных мышц, но нагрузка на мускулатуру рук и ног снижается незначительно.

В середине ХХ века человечеству потребовался более актуальный и технологичный подход – через создание машинизированного экзоскелета.

В те времена, когда киборги ещё не стали неотъемлемой частью массового сознания, но уже воцарились в фантастических книгах, комиксах и фильмах, инженеры-реалисты сосредоточились на системах «накачки человека» – предполагалось, что от человека будут взяты мозги, а от машины – мускулы.

Разработка беспилотных автомобилей в конце 1950-х только лишь стартовала и в процессе создания эффективного интерфейса «человек-машина» оказалось, что авиационные «автопилоты» совершенно не годятся на роль искусственного интеллекта. Так концерн General Electric (GE) увидел скорое решение проблемы в объединении стали и плоти вокруг человека.

Срастить сталь и плоть

Проект Hardiman (Человек-сила) по созданию экзоскелета с сервоприводом стартовал в 1965 году как совместный для армии и флота. Он ставил своей целью усиление человеческой силы в 25 раз (!), так что подъем максимального веса в 1500 фунтов (681 кг) будет ощущаться оператором как подъем веса лишь в 60 фунтов (27,2 кг). Спонсоры проекта ожидали появления человекоуправляемого «разнорабочего», который мог бы перемещать грузы или оборудование на складах, палубе или в бою. Экзоскелет массой 681 кг, на самом деле состоял из двух костюмов – внутреннего управляющего скелета, прикрепленного к оператору и внешнего несущего каркаса, непосредственно перемещающего предметы. Реальная грузоподъёмность Hardiman составила 110 кг (которые ощущались как 4,5 кг).

Задача исследователей заключалась в том, чтобы выяснить, как люди-операторы смогут с помощью механизма обратной связи по силовой отдаче почувствовать объекты, которых касается Hardiman. Руководитель проекта GE инженер Ральф С. Мошер хотел, при этом, избежать создания машины, которая уничтожала бы всё, к чему прикасалась. Так, чрезмерно сильный робот или экзоскелет, одетый «в человека», скорее всего, сорвёт дверь со сво�