Экзоскелет — это носимая роботизированная конструкция, которая надевается поверх тела человека и усиливает или частично замещает его собственные движения. Внешний каркас повторяет анатомию конечностей и через приводы в «суставах» добавляет усилие к работе мышц. По сути это робот, который работает не вместо человека, а вместе с ним, поэтому экзоскелет относят к носимой робототехнике и системам «человек-робот».

Конструктивно экзоскелет состоит из жёсткого каркаса, креплений к телу (ремни, манжеты), приводов в шарнирах и системы управления с датчиками. Датчики (силомоментные, а иногда и считывающие электрическую активность мышц) улавливают намерение человека двинуться, контроллер рассчитывает нужную поддержку, а приводы разгибают колено, поднимают руку или удерживают спину синхронно с движением пользователя. Человек при этом сохраняет контроль — экзоскелет лишь помогает.

По принципу действия экзоскелеты делят на две большие группы:

  • Активные — с электрическими или пневматическими приводами, которые сами создают движущее усилие. Они точнее управляются и развивают большой момент, но тяжелее и требуют питания.
  • Пассивные — без двигателей; они не двигают человека, а перераспределяют нагрузку (например, с позвоночника на конструкцию) за счёт пружин и рычагов. Такие модели легче и дешевле, их массово применяют на производстве.

Основные сферы применения — медицинская реабилитация и промышленность. В реабилитации устройство многократно ведёт ноги пациента по «шаблону» правильной походки, помогая нервной системе восстанавливать утраченные навыки ходьбы. На предприятиях экзоскелет — это средство охраны труда: он снижает нагрузку при подъёме тяжестей и долгой работе в неудобной позе, уменьшая риск травм. Отдельное направление — военные и спасательные экзоскелеты для переноски грузов и повышения выносливости.

Ключевое отличие экзоскелета от других роботов в том, что здесь машина и человек образуют единую систему, а управление строится вокруг задачи безопасно и естественно поддержать движения оператора, а не действовать автономно.

Источники:

  1. Что такое экзоскелет // Robort.ru. URL:https://robort.ru/articles/blog/chto-takoe-ekzoskelet/
  2. Экзоскелеты: настоящее и будущее носимой робототехники // Habr (RUVDS). URL:https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/661367/
  3. Экзоскелеты: как они устроены и где применяются // РБК Тренды. URL:https://trends.rbc.ru/trends/industry/617192ae9a7947e18cfcd8aa