חצי מאה לאחר תחילת העבודה בתחום השלד החיצוני, הדגימות הראשונות של ציוד זה מוכנות לעבודה מלאה. לוקהיד מרטין התגאה לאחרונה בכך שפרויקט HULC (Human Universal Load Carrier) שלה לא רק נבדק בשטח עם הפנטגון, אלא מוכן לייצור סדרתי. השלד החיצוני HULC נושם כעת בגב על ידי מספר פרויקטים דומים של חברות אחרות. אבל לא תמיד היה שפע כזה של עיצובים.
למעשה, הרעיון ליצור כל מכשיר שניתן ללבוש על ידי אדם ולשפר משמעותית את תכונותיו הפיזיות הופיע במחצית הראשונה של המאה הקודמת. עם זאת, עד לזמן מסוים זה היה רק עוד מושג של כותבי מדע בדיוני. פיתוח מערכת ישימה למעשה החל רק בסוף שנות החמישים. ג'נרל אלקטריק, בחסות הצבא האמריקאי, השיקה פרויקט בשם Hardiman. המשימה הטכנית הייתה נועזת: השלד החיצוני מ- GE אמור היה לאפשר לאדם לפעול בעומסים במשקל של עד אלף וחצי פאונד (כ -680 ק"ג). אם הפרויקט יושלם בהצלחה, לשלד החיצוני של הרדימן יהיו סיכויים גדולים. לכן, הצבא התכוון להשתמש בטכנולוגיה חדשה כדי להקל על עבודתם של כלי נשק בחיל האוויר. בנוסף, מדעני הגרעין, בוני ונציגי תעשיות רבות אחרות היו "בתור". אך אפילו עשר שנים לאחר תחילת התוכנית, מהנדסי ג'נרל אלקטריק לא הצליחו לתרגם את כל מה שהגה למתכת. כמה אבות טיפוס נבנו, כולל זרוע מכנית עובדת. הציפורן הענקית של הארדימן מונעה הידראולית ויכולה להרים עומס של 750 ק"ג (כ -340 ק"ג). על בסיס "כפפה" אחת מעשית ניתן היה ליצור כפפה שנייה. אבל המעצבים עמדו בפני בעיה אחרת. "הרגליים" המכניות של השלד החיצוני לא רצו לפעול כראוי. אב הטיפוס של הרדימן עם זרוע אחת ושתי רגליים תומכות שקל פחות מ -750 ק"ג, בעוד קיבולת העיצוב המקסימלית הייתה פחות ממשקלו שלו. בשל משקל זה והמיוחדות של ריכוז השלד החיצוני, בעת הרמת המשא, המבנה כולו החל לעתים קרובות לרטוט, מה שהוביל להתהפכות מספר פעמים. באירוניה מרה כינו מחברי הפרויקט את התופעה הזו "הריקוד המכני של ויטוס הקדוש". לא משנה כמה התקשו מעצבי ג'נרל אלקטריק, הם לא הצליחו להתמודד עם היישור והתנודות. ממש בתחילת שנות ה -70 נסגר פרויקט הרדימן.
בשנים שלאחר מכן, העבודה לכיוון שלד חיצוני לא הייתה פעילה. מפעם לפעם החלו להתמודד עימם ארגונים שונים, אך כמעט תמיד התוצאה הרצויה לא עקבה. יחד עם זאת, מטרת יצירת שלד חיצוני לא תמיד הייתה השימוש הצבאי שלו. בשנות ה -70 פיתחו עובדי המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, ללא הצלחה רבה, ציוד מסוג זה, המיועד לשיקום נכים עם פגיעות במערכת השרירים והשלד. לרוע המזל, באותה תקופה גם המהנדסים הפריעו לסנכרן את חלקי החליפה השונים. יש לציין כי לשלד חיצוני יש מספר תכונות אופייניות שאינן מקלות על יצירתן. לפיכך, שיפור משמעותי ביכולות הפיזיות של המפעיל האנושי דורש מקור אנרגיה מתאים.האחרון, בתורו, מגדיל את הממדים ואת המשקל המת של כל המנגנון. ההתלבטות השנייה טמונה באינטראקציה של האדם ושלד החיצוני. עקרון הפעולה של ציוד כזה הוא כדלקמן: אדם מבצע כל תנועה בזרועו או ברגלו. חיישנים מיוחדים הקשורים לגפיים שלו מקבלים אות זה ומעבירים את הפקודה המתאימה לגורמי ההפעלה - מנגנונים הידראוליים או חשמליים. במקביל להוצאת פקודות, אותם חיישנים מבטיחים שתנועת המניפולטורים תואמת את תנועות המפעיל. בנוסף לסנכרון משרעת התנועות, המהנדסים מתמודדים עם סוגיית העיתוי. הנקודה היא שלכל מכונאי יש זמן תגובה מסוים. לכן יש למזער אותו לצורך נוחות מספקת בשימוש בשלד החיצוני. במקרה של שלדים חיצוניים קטנים וקומפקטיים, אשר מודגשים כעת, יש לסנכרון תנועות האדם והמכונה עדיפות מיוחדת. מכיוון שהשלד החיצוני הקומפקטי אינו מאפשר הגדלת משטח התמיכה וכו ', מכניקה שאין לה זמן לזוז עם האדם יכולה להשפיע לרעה על השימוש. למשל, תנועה בטרם עת של "רגל" מכנית יכולה להוביל לכך שאדם פשוט מאבד שיווי משקל ונופל. וזה רחוק מכל הבעיות. ברור שלרגל האדם יש פחות דרגות חופש מאשר ביד, שלא לדבר על היד והאצבעות.
ההיסטוריה החדשה ביותר של שלדים חיצוניים צבאיים החלה בשנת 2000. אז יזמה הסוכנות האמריקאית DARPA את תחילת התוכנית EHPA (Exoskeletons for Augmentation Performance Performances - Exoskeletons for להגדלת הביצועים האנושיים). תכנית ה- EHPA הייתה חלק מפרויקט גדול יותר של לוחם הלוחמים ליצירת מראהו של חייל העתיד. עם זאת, בשנת 2007 בוטל לוחם הלוחמים, אך חלקו השלד החיצוני נמשך. מטרתו של פרויקט EHPA הייתה ליצור מה שנקרא. שלד חיצוני מלא, שכלל מגברים לזרועות ולרגליים של בני אדם. יחד עם זאת, לא נדרשו נשק או הסתייגויות. הגורמים האחראים על DARPA והפנטגון היו מודעים היטב לכך שמצב העניינים הנוכחי בתחום השלד החיצוני פשוט אינו מאפשר לצייד אותם בפונקציות נוספות. לכן, תנאי ההתייחסות לתוכנית EHPA מרמזים רק על אפשרות לנשיאה ארוכת טווח של חייל בשלד חיצוני של עומס במשקל של כ -100 קילוגרם ועלייה במהירות התנועה שלו.
סאקרוס ואוניברסיטת ברקלי (ארה ב), כמו גם מערכות הסייברדין היפניות, הביעו את רצונם להשתתף בפיתוח טכנולוגיה חדשה. 12 שנים חלפו מאז תחילת התוכנית, ובזמן זה הרכב המשתתפים עבר כמה שינויים. סאקרוס הפך כעת לחלק מהעניין של רייתאון, ומחלקה באוניברסיטה בשם ברקלי ביוניקס הפכה לחטיבה של לוקהיד מרטין. כך או אחרת, ישנם כעת שלושה שלדי אקס -טיפוס שנוצרו במסגרת תוכנית EHPA: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL ו- Raytheon XOS.
השלד החיצוני - HULC - אינו עומד במלוא דרישות ה- DARPA. העובדה היא שהבנייה בגודל 25 ק"ג מכילה מערכת תומכת גב בלבד ו"רגליים "מכניות. תמיכת יד אינה מיושמת ב- HULC. במקביל, היכולות הפיזיות של מפעיל HULC גדלות בשל העובדה כי באמצעות מערכת התמיכה בגב, עיקר העומס על הזרועות מועבר לגורמי הכוח של השלד החיצוני ובסופו של דבר "נכנס" לאדמה. הודות למערכת המיושמת, חייל יכול לשאת עד 90 ק"ג מטען ובמקביל לחוות עומס העומד בכל תקני הצבא. ה- HULC מופעל באמצעות סוללת ליתיום-יון שמחזיקה עד שמונה שעות. במצב חסכוני, אדם בשלד חיצוני יכול ללכת במהירות של 4-5 קילומטרים לשעה. המהירות המרבית האפשרית של HULC היא 17-18 קמ"ש, אך אופן פעולה זה של המערכת מקטין באופן משמעותי את זמן ההפעלה מטעינת סוללה אחת.בעתיד, לוקהיד מרטין מבטיחה לצייד את HULC בתאי דלק, שהקיבולת שלהם תספיק ליום פעולה. בנוסף, בגרסאות הבאות מבטיחים המעצבים לתת ידיים "רובוטיות", מה שיגדיל משמעותית את יכולותיו של משתמש השלד החיצוני.
ריית'און הציגה עד כה שני שלדים חיצוניים דומים במקצת עם מדדי XOS-1 ו- XOS-2. הם שונים בפרמטרים של משקל וגודל וכתוצאה מכך במספר מאפיינים מעשיים. בניגוד ל- HULC, משפחת XOS מצוידת במערכת להקלת ידיים. שני השלדים החיצוניים הללו יכולים להרים כ- 80-90 ק ג ממשקלם. ראוי לציין כי העיצוב של שני XOS מאפשר לך להתקין מניפולטורים שונים על זרועות מכניות. יש לציין כי ל- XOS-1 ו- XOS-2 יש צריכת חשמל משמעותית עד כה. בגלל זה, הם עדיין לא אוטונומיים ודורשים אספקת חשמל חיצונית. בהתאם לכך, מהירות הנסיעה המרבית וחיי הסוללה אינם באים בחשבון. אך, לדברי ריית'ון, הצורך בחשמל בכבלים לא יהווה מכשול לשימוש ב- XOS במחסנים או בסיסים צבאיים בהם יש מקור חשמל מתאים.
המדגם השלישי של תוכנית EHPA הוא Cyberdyne HAL. כיום, גרסת HAL-5 רלוונטית. שלד חיצוני זה הוא במידה מסוימת תערובת של השניים הראשונים. בדומה ל- HULC, ניתן להשתמש בו באופן עצמאי - הסוללות מחזיקות מעמד במשך 2.5-3 שעות. עם משפחת XOS, הפיתוח של Cyberdyne Systems מאוחד על ידי "השלמות" של העיצוב: הוא כולל מערכות תמיכה הן לזרועות והן לרגליים. עם זאת, כושר הנשיאה של ה- HAL-5 אינו עולה על כמה עשרות קילוגרמים. המצב דומה לאיכויות המהירות של פיתוח זה. העובדה היא שמעצבים יפנים לא התמקדו בשימוש צבאי, אלא בשיקום נכים. ברור שמשתמשים כאלה פשוט לא צריכים מהירות גבוהה או קיבולת טעינה. בהתאם לכך, אם הצבא מעוניין ב- HAL-5 במצבו הנוכחי, ניתן יהיה לבצע שלד חיצוני חדש על בסיסו, שחודד לשימוש צבאי.
מבין כל האפשרויות לשלדים חיצוניים מבטיחים שהוגשו לתחרות ה- EHPA, רק HULC הגיעה עד כה לבדיקות בשיתוף עם הצבא. מספר מאפיינים של פרויקטים אחרים עדיין אינם מאפשרים להתחיל את ניסויי השטח שלהם. בספטמבר יישלחו כמה ערכות HULC בחלקים לחקר תכונות השלד החיצוני בתנאים אמיתיים. אם הכל ילך חלק, הייצור בקנה מידה גדול יתחיל בשנים 2014-15.
בינתיים, למדענים ולמעצבים יהיו מושגים ועיצובים טובים יותר. החידוש הצפוי ביותר בתחום השלד החיצוני הוא כפפות רובוטיות. המניפולטורים הקיימים עדיין לא נוחים במיוחד לשימוש בכלים וחפצים דומים המיועדים לשימוש ידני. יתר על כן, יצירת כפפות כאלה קשורה במספר קשיים. באופן כללי, הם דומים לאלה של מכלולי שלד חיצוני, אך במקרה זה, בעיות הסנכרון מחמירות על ידי מספר רב של אלמנטים מכניים, תכונות של תנועת יד האדם וכו '. השלב הבא בפיתוח שלד חיצוני יהיה יצירת ממשק נוירואלקטרוני. כעת תנועת המכניקה נשלטת על ידי חיישנים וכונני סרוו. נוח יותר למהנדסים ומדענים השימוש במערכת בקרה עם אלקטרודות המסירות דחפים עצביים של בני אדם. בין היתר, מערכת כזו תקטין את זמן התגובה של המנגנונים וכתוצאה מכך תגדיל את היעילות של השלד החיצוני כולו.
באשר ליישום מעשי, במהלך מחצית המאה האחרונות, הדעות עליהן כמעט ולא השתנו. הצבא עדיין נחשב למשתמשים העיקריים במערכות מבטיחות.הם יכולים להשתמש בשלדים חיצוניים לצורך העמסת ופריקת פעולות, הכנת תחמושת, ובנוסף, במצב לחימה, כדי לשפר את יכולות הלוחמים. יש לציין כי כושר הנשיאה של שלדים חיצוניים יהיה שימושי לא רק לצבא. השימוש הנרחב בטכנולוגיה המאפשרת לאדם להגדיל משמעותית את יכולותיו הפיזיות יכול לשנות את פני כל הלוגיסטיקה והובלת המטען. למשל, זמן הטענת קרונית מטען בהעדר מלגזות יקטן בעשרות אחוזים, מה שיגדיל את היעילות של כל מערכת ההובלה. לבסוף, שלדים חיצוניים הנשלטים על ידי עצבים יסייעו לנכים לתמוך באנשים לחיות חיים מלאים שוב. יתר על כן, תקוות גדולות נתלות בממשק הנוירואלקטרוני: במקרה של פציעות בעמוד השדרה וכו '. בפציעות, ייתכן שהאותות מהמוח לא יגיעו לאזור ספציפי בגוף. אם אנו "מיירטים" אותם לאזור הפגוע בעצב ושולחים אותם למערכת השליטה החיצונית, אז האדם כבר לא יהיה מרותק לכיסא גלגלים או למיטה. לפיכך, ההתפתחויות הצבאיות יכולות לשפר שוב את חייהם של לא רק הצבא. רק לעת עתה, כשאתם מתכננים תוכניות גדולות, עליכם לזכור את פעולת הניסוי של שלד החיצוני של לוקהיד מרטין HULC, שיחל רק בסתיו. בהתבסס על תוצאותיה, ניתן יהיה לשפוט הן את הסיכויים של הענף כולו והן את העניין בו ממשתמשים פוטנציאליים.
