Wątek: Egzoszkielet dla armii

[Jascha]

Oczywiście na razie nie dla polskiej...

Cóż XXI wiek coraz bardziej nam się rozkręca. O podobnych projektach wiadomo od paru lat, ale teraz to wszystko nabiera porządnego kształtu. Jest kontrakt, który ma znany nam Raython z US Army. Pomyślcie tylko o możliwościach jakie da to początkowo logistyce, a później w miarę rozwoju wersji bojowej z pełnym opancerzeniem - na polu bitwy. No SF normalnie.

Raytheon SARCOS

Stalowy siłacz na baterie
Inżynierowie stworzyli kombinezon zwiększający siłę człowieka. Będą go używać żołnierze

Ile razy można podnieść 100 kilogramów? Rex Jameson bez trudu wykonuje 500 powtórzeń. Jedną ręką.

– Widzowie zwykle nudzą się szybciej, niż ja zaczynam czuć zmęczenie – mówi Jameson. A amerykański inżynier na siłacza nie wygląda. Waży 85 kilogramów i ma ok. 180 cm wzrostu. Konkurentem Mariusza Pudzianowskiego raczej nie zostanie. Bo do ćwiczeń musi założyć aluminiowy stelaż zasilany prądem i sterowany komputerem.

Pracujący w firmie Sarcos Rex Jameson prezentował niedawno taki kombinezon w Salt Lake City. Pomysłodawcy twierdzą, że dzięki hydraulice maszyna zwiększa siłę człowieka ok. 20 razy. Inżynierowie nazywają ją egzoszkieletem (Exoskeleton), przypomina bowiem stelaż wzmacniający kości i mięśnie. Używający takiego egzo- szkieletu człowiek wygląda jak postać z kreskówki o superbohaterach.

Przeniesie amunicję, naprawi czołg

Pomysłem specjalistów z Sarcos zainteresowała się amerykańska armia. Dwuletnia umowa na prowadzenie badań i skonstruowanie prototypu ma wartość 10 mln dolarów. Testy gotowego urządzenia mają się rozpocząć w przyszłym roku. Sam dział robotyki Sarcos wykupiony już został przez jedną z największych firm zbrojeniowych świata – Raytheon.

Bo to właśnie żołnierze jako pierwsi mają skorzystać z mechanicznych mięśni. Będą używane m.in. do rozładowywania ciężarówek i helikopterów czy naprawiania czołgów w warunkach polowych.

Według Jacka Obuska, pułkownika w stanie spoczynku zajmującego się obecnie inżynierią wojskową, egzoszkielet najbardziej przyda się do transportu ciężkich ładunków w trudnym terenie. Używający go żołnierz będzie nawet mógł przenieść na plecach swojego rannego towarzysza.

Cała tajemnica egzoszkieletu kryje się w przymocowanych do kończyn człowieka czujnikach i mikroprocesorze analizującym płynące z nich dane. Na podstawie pomiaru napięcia mięśni stelaż uruchamia odpowiednie siłowniki. Nie jest do tego potrzebny żaden specjalny sterownik (np. dżojstik), wszystko odbywa się „naturalnie”.

Choć cała maszyneria spowalnia nieco ruchy człowieka, mechaniczny siłacz jest całkiem sprawny. Na prezentacji w Salt Lake City Rex Jameson odbijał piłkę głową, wchodził po schodach, boksował.

Egzoszkielet waży ok. 70 kilogramów. – Wydaje się wolniejszy, niż jest w istocie – mówił Jameson. – Jego używanie nie wymaga specjalnego przygotowania. Wystarczy się rozluźnić i zaufać robotowi.

Kosztuje tyle co samochód

Na razie największym problemem inżynierów jest zasilanie tego urządzenia. Akumulatory rozładowują się bardzo szybko, już po 30 minutach pracy. Podczas demonstracji stelaż był zasilany przez kabel. Wersja wojskowa również będzie korzystać z prądnic zewnętrznych – czołgu lub helikoptera. Są też już gotowe wersje podobnych urządzeń z silnikiem spalinowym umieszczonym na plecach.

Gdy inżynierom uda się rozwiązać kwestię zasilania, egzoszkielet znajdzie również inne zastosowania. Stephen Jacobsen, który zaprojektował stelaż, uważa, że będą z niego korzystać pracownicy fabryk, strażacy, którzy muszą niekiedy wbiegać po schodach, niosąc ciężki sprzęt, czy wreszcie osoby niepełnosprawne ruchowo. – Gdy będziemy produkować te kombinezony masowo dla wojska i komercyjnie, ich cena spadnie mniej więcej do poziomu ceny małego samochodu – mówił agencji AP Jacobsen. – A każdemu spodoba się idea bycia superbohaterem. Tu chodzi o poszerzanie ludzkich możliwości.

Podobne rozwiązania techniczne Sarcos już wykorzystało do stworzenia... mechanicznych dinozaurów. Znajdują się one w Parku Jurajskim wytwórni filmowej Universal Studios.

Projektant systemu nie kryje zresztą fascynacji popkulturą. Jacobsen zapytany, czy widział nowy film „Iron Man”, mówi: – Oczywiście. Zawsze idę obejrzeć taki film. Wszyscy poszliśmy i wszystkim się podobało. To pobudza wyobraźnię.

Ludzie pracują z robotami, mogą i w robotach

Najprostszym urządzeniem ułatwiającym przenoszenie ciężkich ładunków jest amerykański system BLEEX (Berkeley Extremity Exoskeleton) opracowany na Uniwersytecie Kalifornijskim. Jego budowa była finansowana z pieniędzy amerykańskiej agencji zaawansowanych projektów obronnych DARPA. Napęd BLEEX stanowił zwykły silnik spalinowy, a użytkownik (konstruktorzy wolą używać słowa pilot) po prostu wsuwał nogi w uchwyty i zapinał pasy kamizelki. Stelaż BLEEX pozwala na przenoszenie ponad 80 kilogramów, z czego aż 50 stanowi waga samego urządzenia. Ale pozostałe 32 kilogramy pilot przenosi bez najmniejszego trudu. BLEEX opracowano z myślą o żołnierzach transportujących ciężary w trudnym terenie.

Najnowocześniejszym „siłaczem” jest zaś japoński HAL (Hybrid Assistive Limb), którego kolejne wersje buduje prof. Yoshiyuki Sankai z Uniwersytetu Tsukuba. HAL5 podwaja siłę mięśni człowieka. A ponieważ przeznaczony jest nie dla żołnierzy, tylko dla zwykłych odbiorców, znacznie mniej rzuca się oczy. HAL stworzony został dla ludzi starszych, którzy często nie mają dość siły, aby wykonać proste codzienne czynności. Był budowany również z myślą o niepełnosprawnych – w ich przypadku może zastąpić wózek inwalidzki. Japoński stelaż potrafi również nauczyć się ruchów użytkownika. Najnowsza wersja urządzenia waży kilkanaście kilogramów, a koszt budowy naukowcy szacowali na 19 tys. dolarów.

Wyglądający jak krzesło na wielu nogach robot WL-16 to kolejna propozycja dla osób niepełnosprawnych. Maszynę skonstruowali naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Waseda i firmy Tmsuk. Potrafi wchodzić po schodach i kroczyć po nierównym podłożu. Nogami porusza 12 silników elektrycznych.

Galeria
Prezentacja video
Reportaż CNN
Strona Rytheon

[Qbeesh]

No to niedługo będziemy mieli T-51b Advanced Powered Armor :banan, teraz potrzeba tylko wojny o ropę z Chinami i będzie można wyruszyć na podbój Wastelands by penetrować opuszczone schrony i odnajdywać zapomniane technologie :karpik.
Problem jak zwykle leży w zasilaniu. Tu naprawdę potrzeba minireaktora albo innych Microfusion Cells, żeby zrobić z tego autonomiczny pancerz bojowy.

[Jascha]

Tu naprawdę potrzeba minireaktora albo innych Microfusion Cells, żeby zrobić z tego autonomiczny pancerz bojowy.

Bez paniki. To nie gra komputerowa. Docelowo wspomniany model egzoszkieletu będzie w pełni autonomiczny z akumulatorem na plecach. Berkley Bionics pracuje nad napędem, który poprzez energię wytwarzaną w trakcie poruszana się będzie się sam doładowywał.

Polecam jeszcze nieco szerzej ujmującą sprawę prezentację w Popular Science: http://www.parsintl.com/16595.pdf

Obrazek z tego artykułu prezentujący wizję jakby to mogło wyglądać w okolicach 2020



Sztuczny pancerz bojowy to na razie czysta fikcja rzecz jasna. Sam egzoszkielet jest już jednak faktem.

[spec]

Berkley Bionics pracuje nad napędem, który poprzez energię wytwarzaną w trakcie poruszana się będzie się sam doładowywał.

Perpetum mobile

[Jascha]

Perpetum mobile

Nie do końca. Egzoszkielet to nie robot. Mimo wszystko jest to wprawiane w ruch za pomocą siły ludzkich mięśni, a celem wszystkiego jest zwiększenie siły i możliwości ludzkich przez te "mechaniczne mięśnie". Dlatego mimo, że brzmi to dość futurystycznie, jest chyba możliwe, że część energii jaką będzie musiał włożyć użytkownik będzie mogła być wykorzystania do ładowania akumulatora, który będzie napędzał całą konstrukcję. Wątpię, by było to wystarczające, ale na pewno jakieś przedłużenie czasu eksploatacji do ponownego (zewnętrznego) naładowania można będzie w ten sposób osiągnąć.

[Qbeesh]

Nie do końca. Egzoszkielet to nie robot. Mimo wszystko jest to wprawiane w ruch za pomocą siły ludzkich mięśni, a celem wszystkiego jest zwiększenie siły i możliwości ludzkich przez te "mechaniczne mięśnie". Dlatego mimo, że brzmi to dość futurystycznie, jest chyba możliwe, że część energii jaką będzie musiał włożyć użytkownik będzie mogła być wykorzystania do ładowania akumulatora, który będzie napędzał całą konstrukcję. Wątpię, by było to wystarczające, ale na pewno jakieś przedłużenie czasu eksploatacji do ponownego (zewnętrznego) naładowania można będzie w ten sposób osiągnąć.

Mieśnie chyba tylko dają znać serwomechizmom i inicjują ruch. Działa to na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Zgadzam się, że odpowiedni system doładowania może zminimalizować zużycie energii. Ale żeby powstało to co nas najbardziej tutaj jara, czyli w pełni funkcjonalny, autonomiczny pancerz bojowy potrzebne jest zasilanie umożliwiające bezobsługową eksploatację przez długi okres czasu i coś co da sporo mocy...
Wiecie kurde ile prądu żre m134?!   


A poważnie: Zastanawiam się na ile będzie to opłacalne z punktu widzenia bilansu energetycznego. Exo będzie miał pewnie coś w rodzaju dynama. A w jego napędzanie też trzeba jakąś siłę włożyć. Czy czas działania który sie dzięki temu zyska będzie wart włożonej w jego uzyskanie energii?
Nie chcę się wymądrząć bo małe pojęcie o tym mam. Jestem humanistą, jednak żywo zainteresowanym technologiami, a raczej ich efektami.


Z drugiej strony można zamontować jeszcze wiatrak i fotoogniwa

[BigMac]

Jak dla mnie, to doładowywanie tego siłą mięśni usera jest jak ciągnięcie się za kołnierz w górę w nadziei na oderwanie się od ziemi

Pewnie media coś poprzekręcały

[LMP]

Jak dla mnie, to doładowywanie tego siłą mięśni usera jest jak ciągnięcie się za kołnierz w górę w nadziei na oderwanie się od ziemi

Pewnie media coś poprzekręcały

Yeah, what he said .

Energia nie bierze się znikąd, przykro mi.

[Sherman]

Szybko wymienialne akumulatory i małe pojazdy kołowe z ładowarkami i zapasowymi akumulatorami dla całej drużyny. Wymiana akumulatora zajmująca kilkanaście sekund. W razie zniszczenia pojazdu z akumulatorami możliwość szybkiego zdjęcia egzoszkieletu.

Jeszcze jakiś kłopot?

[BigMac]

A te małe pojazdy to na prąd?

[Sherman]

Ogniwa i spalinowy.

[Jascha]

B-Mac

Sceptyczne podejście jest na razie w pełni zrozumiałe. Prawda, że media mogły też oczywiście wyolbrzymić sprawę. Ja jestem sobie to jakoś w stanie wyobrazić, ale może dlatego, że nie jestem ekspertem od technologii i mam bujną wyobraźnię. Zasada funkcjonowania takiego napędu byłaby (w moim laickim wyobrażeniu) podobna do dynama w rowerze. Pedałujesz - wytwarzasz energię, żaróweczka się świeci. Idziesz - wytwarzasz energię, żaróweczka się świeci. Oczywiście wiem, że to nie ta skala (delikatnie mówiąc, bo ile się trzeba namachać by taką małą żaróweczkę zasilić... ), chodzi tylko o samą zasadę. Od czego jest postęp by to rozwinąć?

Skupmy się może na tym co jest. Oczywiście, jak podaje cytowany artykuł, właśnie napęd stanowi obecnie największy problem. Raytheon chce w niedługim czasie opracować silnik, który zapewni stabilną pracę urządzenia na co najmniej kilka godzin. Dalszy rozwój napędu będzie rzecz jasna konieczny. Z drugiej strony przy pracach załadunkowych, można by też korzystać z podłączenia do zewnętrznego zasilania, jak na podlinkowanych filmach.

Szybko wymienialne akumulatory i małe pojazdy kołowe z ładowarkami i zapasowymi akumulatorami dla całej drużyny. Wymiana akumulatora zajmująca kilkanaście sekund. W razie zniszczenia pojazdu z akumulatorami możliwość szybkiego zdjęcia egzoszkieletu.

Jeszcze jakiś kłopot?

Proponuję złożyć jakąś aplikację do Raytheon lub Berkley. Możesz dużo wnieść do tych projektów.

[LMP]

Zasada funkcjonowania takiego napędu byłaby (w moim laickim wyobrażeniu) podobna do dynama w rowerze. Pedałujesz - wytwarzasz energię, żaróweczka się świeci. Idziesz - wytwarzasz energię, żaróweczka się świeci. Oczywiście wiem, że to nie ta skala (delikatnie mówiąc, bo ile się trzeba namachać by taką małą żaróweczkę zasilić... ), chodzi tylko o samą zasadę. Od czego jest postęp by to rozwinąć?

To nie jest kwestia postępu tylko praw fizyki. Jak zauważyłeś, żeby wykonać jakąkolwiek pracę (podnieść coś, napędzić prądnicę) trzeba dysponować odpowiednią ilością energii, a nasze ciało jest w stanie dostarczyć jej ograniczoną ilość. Wystarczającą, żeby napędzić dynamo w rowerze, ale nie żeby szybko i sprawnie ładować dwustukilogramowe skrzynie na ciężarówkę. Nie ma rady, trzeba się skupić na wydajniejszych silnikach i akumulatorach.

[Sundowner]

Samymi akumulatorami nic się nie zdziała, trzeba stworzyć jakiś generator, może być mały wielopaliwowy silnik diesla, może być mała turbina, albo ogniwa wodorowe, wszystko to jest lepsze od samych akumulatorów. Z kilograma Jet A nadal można uzyskać więcej energii niż kilogram akumulatora jest w stanie zmagazynować.

[olo8]

Witam.
A propo silników spalinowych:

Kilka lat temu jedna australijska firma opracowałe coś w stylu 'indywidualnych źródeł energi' - był to mał silnik diesla, ważył 1,5kg, miał rozmair amerykańskiej manierki 2litrowej. produkował około 0,75 psi - hałasu nie było wcale, (albo jakiś minimalny poziom, raczej nie do wykrycia z 3-5metrów)

chodziło o to żeby tym silniczkiem zastępować wszystkie baterie których używa żołnierz, przedewszystkim do radia.

Co szkodzi zastosować kilka takich?
Niestety nie znam dokładnych danych,jest to cytat z jednego z forów.

Pozdrawiam
Olo