Пассивные экзоскелеты своими руками

Самодельный экзоскелет из доступных материалов

В данном обзоре автор показывает процесс изготовления самодельного экзоскелета для мастера-ремонтника. Устройство помогает сделать руки невесомыми.

Это очень удобно при выполнении целого ряда ремонтно-строительных работ, когда руки долгое время подняты над головой или находятся в выпрямленном состоянии перпендикулярно туловищу.

С помощью экзоскелета можно проводить работы длительное время, при этом руки в поднятом состоянии не будут уставать, что позволит повысить производительность работ.

Например, данное устройство пригодится при выполнении электромонтажных работ (особенно под потолком), а также в процессе проведения различных ремонтных и отделочных работ. Также экзоскелет может пригодится и дачникам в процессе сбора ягод.

В общем, это довольно универсальное приспособление, которому можно найти применение в самых разных сферах.

Особенности конструкции устройства

Основным элементом самодельного экзоскелета является мебельный газлифт на 12 кг. Помимо этого, нужны будут алюминиевые трубки и элементы шарнирной системы.

Что касается шаровой опоры, креплений и шарниров, то их автор сделал с помощью 3D принтера. Однако все используемые детали можно сделать и из других материалов.

Для изготовления экзоскелета на одну руку потребуется две алюминиевые трубки, газлифт и шарнирные элементы, включая опорное ложе под руку.

Газлифт вставляем в первую трубку и фиксируем с помощью винтов. На другом конце этой алюминиевой трубки автор закрепляет шаровую опору.

Вторую трубку крепим перпендикулярно первой при помощи самодельного шарнира.

На конце второй трубки крепится ложе под руку (его автор тоже сделал на 3D принтере). На последнем этапе натягивается тросик.

Подробно о том, как сделать универсальный экзоскелет ремонтника, можно посмотреть на видео ниже. Данной идеей с нами поделился автор YouTube канала Shayter Andrey.

Источник

Инженер в тверской глубинке создает недорогие экзоскелеты, чтобы помочь парализованным людям

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Свой первый экзоскелет 27-летний Леонид Питык собрал еще в 2012 году, когда учился на втором курсе Института атомной энергетики НИЯУ МИФИ в Обнинске. Сейчас изобретатель живет в тверской глубинке и всё свое время посвящает созданию и усовершенствованию недорогих экзоскелетов, которые бы могли облегчить жизнь маломобильных пациентов, и главное – были каждому по карману. Леонид пишет книгу по бионике и собирает вокруг себя талантливых инженеров, которые горят желанием создавать во благо человека.

Корреспондент ТИА Юлия Островская встретилась с Леонидом и поговорила о будущем экзоскелетов, как сделать технологии доступными и почему у доктора Рипли из кинофильма «Чужой» в реальности не было бы шансов выжить.

На полях отметим, экзоскелеты для парализованных людей сегодня стоят около 3,5 миллиона рублей. Разработки Леонида – в 60 раз дешевле.

Первый экзоскелет

Леонид родился и жил в Мурманске, семья решила сменить суровый климат и купила дом в поселке Торжокского района. Сначала в Тверскую область ездили каждое лето, а потом и вовсе перебрались сюда. Леонид всегда любил физику и еще в школе задумывался над возможностью усилить физические и умственные способности человека с помощью технологий. Выбор вуза был очевиден – Институт атомной энергетики в Обнинске:

— Я туда поступил не ради корочки, а ради необходимых знаний. Учиться там очень тяжело – с двойки на тройку перебираешься, каждому сданному экзамену радуешься, как чуду. За «четверки» бегали свечки в церковь ставить (смеется).

Сделать экзоскелет, как говорит Леонид, было самым простым и очевидным проектом для студентов. Самый первый образец делали с другом в комнате общежития. Купили железо и компрессор с клапанами в автомагазине, другие части сняли со старого компьютера. На этом экзоскелете отработали пневмомускулы – основную и довольно дешёвую технологию, по которой Леонид и его коллеги делают экзоскелеты и сейчас.

— Нужно всегда исходить из данности, что мы живем в таких условиях, когда не можем позволить себе дорогих материалов. Приходится адаптироваться. Эти условия в общем-то и породили целую плеяду разработчиков экзоскелетов в России.

Технология сервоприводов, которая в основном используется для современных экзоскелетов, очень дорогая. Японцы и американцы могут себе её позволить, а вот российские разработчики – нет.

Первый экзоскелет обошёлся Леониду в 4-5 тысяч рублей. Пневмомускулы работают на сжатом воздухе. Управление – кнопочное, то есть на руках «скелета» стояли четыре кнопки, которые запускали компрессор или же включали нужный клапан. Так ребята отработали технологию и решили дальше её совершенствовать.

Экзоскелет Леонида и его друга понравился Институту, их пригласили на телевидение, показывали со «скелетом» на выставках и даже дали грант «Умник» в 400 000 рублей. Все деньги, конечно же, студенты потратили на разработку новых устройств.

PG-02-A

Так называется следующая модель экзоскелета Леонида Питык. Это погрузочный экзоскелет, с помощью которого человек может поднимать тяжести – 48 килограммов на каждую руку. Здесь создатели столкнулись с проблемой разницы в строении экзоскелета и человеческого тела: экзоскелет с весом сразу же падал вниз. Дело в том, что у человека центр тяжести находится в поясе, нужно было компенсировать геометрию «скелета».

— Сколько мы падали в этих экзоскелетах – не сосчитать. Потом проблему смогли решить, — рассказывает Леонид.

Кстати, экзоскелет, в котором доктор Рипли боролась с Чужим, в реальности бы тоже рухнул вперёд: геометрия скелета нарушена, у него слишком тяжелые руки, и доктор не имела никаких шансов даже просто устоять на месте, а не то чтобы бороться с Чужим.

Медицинские экзоскелеты

— У отца больные ноги, и я часто бываю в тверских больницах и повидал реальности. Так вот: реальность такова, что люди с больными ногами вынуждены передвигаться элементарно без костылей. Тем более у них нет денег на экзоскелет. Он стоит 3,5 миллиона. Даже если обычный житель Тверской области все свои квартиры продаст и почку, ему ни за что не купить экзоскелет. Эта реальность поставила нас перед фактом, что доступные экзоскелеты нужны. Технологии должны служить людям, а не люди должны служить, чтобы купить технологии.

Свои первые прототипы медицинского экзоскелета Леонид презентовал еще в Институте. На круглом столе изобретателя обещали посадить за незаконную медицинскую деятельность.

Медицинский экзоскелет стал третьей моделью, которую изобрёл Леонид. Чтобы снизить вес конструкции, её делали из углепластика. А углепластик – из подручных материалов прямо в общежитии.

— Углепластик купить в России почти нереально и очень дорого. Я решил попробовать сделать сам из углеткани и эпоксидки. Получился дешевый полимер прочнее стали, но легкий. Мы, конечно, загадили всю комнату в общежитии, но это того стоило. Углепластик активно используют, например, в космической отрасли. С тех пор я делают его сам.

Медицинский экзоскелет управляется наклоном с помощью встроенного гироскопа (устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела). Человек наклоняется – ноги начинают ходить. Выпрямляется – встают. Все медицинские экзоскелеты управляются примерно одинаково.

— Это прототип медицинского скелета, его нужно дорабатывать, но нашу идею зарубили на корню, сказав, что мы не медики и у нас нет сертификации. И делать такие экзоскелеты у нас нет права. Но мы не отчаялись, будем работать над ними дальше.

Экзоскелет, похожий на человека

Для работающего экзоскелета недостаточно знаний физики. Чтобы сделать управление ногами более точным, Леониду пришлось погрузиться в изучение бионики (как преобразовать человеческие биотоки в импульсы, управляющие работой экзоскелета) и кинематики (чтобы экзоскелет смог не только ходить прямо, но и делать разные движения – приседать, бегать, ходить гуськом, обходить препятствия).

— На данный момент в России существуют только два экзоскелета, умеющие бегать, – у меня и моего товарища из Екатеринбурга.

Видео испытания экзоскелета, умеющего бегать и ходить гуськом

В этой модели добавлена возможность управления экзоскелетом биотоками. Контакты прикрепляются к местам, где мышцы наиболее активны, мышца сокращается, образуется импульс тока, усилитель снимает его, передает в приводы экзоскелета, и так они могут повторять человеческие движения, объясняет Леонид.

Леонид делает экзоскелеты на заказ – в основном это такелажные устройства и для военных. Средняя стоимость одного – 60 000 рублей. И работает с коллегами над созданием универсального медицинского экзоскелета и экзоскелетов для спасателей для разборки завалов (они должны моментально сниматься, но пока решения этой проблемы нет).

Коронавирус мешает ученым

Многие компоненты для создания экзоскелетов заказывают из Китая –получается дешевле.

— С «Али Экспресса» сегодня заказать ничего невозможно. Города и границы закрыты, детали не идут, продавцы молчат. Работаем с тем, что в запасе осталось, — говорит Леонид.

Игрушки для жизни

Все свои «игрушки» (как он их сам называет) Леонид создает в собственном доме в Торжокском районе. Там он обустроил настоящий завод по разработке и производству экзоскелетов и целыми днями напролет усовершенствует модели.

— Я очень устал от всех этих выставок и публичности. Мне просто хочется тихо делать свое дело. Дом в отдаленном посёлке – идеальное для меня место, — говорит он.

Леонид пишет статьи по бионике и книгу для издательства «ЭКСМО», потому что никакой литературы по этим темам в России нет. Леонид объединил вокруг себя целое сообщество инженеров, которые трудятся над усовершенствованием дешевых экзоскелетов (группа ВКонтакте). Один из изобретателей в Новосибирске создает первый в России экзоскелет на гидравлике.

— Мир двигают в хорошем смысле сумасшедшие люди, чьи идеи сначала кажутся безумством. А через каких-нибудь несколько лет экзоскелеты будут доступны каждому человеку, вот увидите. Потому что технологии должны служить людям.

Источник

Экзоскелет из подручных материалов

Думаете, для создания экзоскелета надо иметь миллионы денег или быть здоровенной промышленной корпорацией? Не обязательно, всё что вам понадобится — это пачка не самых редких деталей, пара простых станков и умная голова с прямыми руками, чтобы собрать это вместе.

Рукастый парень из Канады Джеймс «Hacksmith» Хобсон построил за лето экзоскелет, позволяющий поднять 78-килограммовый груз без особых усилий. Цифра не впечатляющая, но т.к. пневмоцилиндры экзоскелета работают на половинном давлении, его грузоподъемность можно будет удвоить, поставив компрессор помощнее.

Пока этой конструкции не достает поддержки для ног, но даже такой результат для проекта типа «как я провел лето» впечатляет. К сожалению, автор этого убергаджета ведет только видеоблог создания и никакого подробного текста с описанием технических деталей я не нашел. Из видео ясно, что:

1. В качестве приводов используются пневмоцилиндры, питаемые компрессором. По цилиндру на сгибание и разгибание.
2. Несущая рама собрана по аналогии с рамами для туристических рюкзаков, но для надежности сварена из стали.
3. Плечи и предплечья собраны их квадратного профиля и соединяются с рамой через пару шаровых шарниров.
4. Обратной связи пока не предусмотрено, система управляется пультом в одной из рук.

Резюмируя, могу сказать что система явно не сложнее складского подъемника, но внешний вид впечатляет. Сюда бы тензодатчики с обратной связью для управления, раму для ног да цилиндры на раскрытие рук — и Метт Деймон позавидует.

UPD. Заменил гифки на видео по просьбам читателей.

Источник