Екзоскелети. Започнаха "полеви изпитания" на руския екзоскелет "Екзоатлет".

Технологията вече е достигнала ниво, при което екзоскелетите се прилагат в различни контексти. Най-обещаващите приложения за днес са медицинските приложения на екзоскелетите; военните и индустриалните приложения остават по-редки, но не по-малко ефективни варианти за използване на технологията.

1.2 Определение

Juniper Research, като „мобилна, носима, роботизирана, електрифицирана или моторизирана структура, предназначена да допълва физическите възможности на потребителя“.

Това определение обхваща както устройства, които копират човешката анатомия и нейните стави, така и такива, които са проектирани по различен начин.

1.3 Пазарна ситуация

Като пазар в зародиш, екзоскелетите в момента нямат много примери за доказани практики, стандарти, прогнози и доказани бизнес модели. Въпреки това пазарът започва да се оформя, както по отношение на очакванията, така и на предизвикателствата, пред които е изправен, които се определят главно от три фактора:

• Техническа трудност
• Висока цена, ниски обеми на продажби (B2B пазар)
• Регулиране на пазара на потребление

Комбинацията от тези фактори оказва влияние както върху стратегията на производителите, така и върху пазара като цяло. По-долу ще разгледаме влиянието на най-важните фактори на пазара.

1.3.1 Основни двигатели на пазара на екзоскелети

1. Застаряване на населението

Много развити страни са изправени пред нарастващ дял на възрастното население, както и на броя на слабите хора, които също все повече страдат от различни заболявания, свързани с възрастта. Ефектите от две от тези заболявания, инсулт и остеопороза, могат да бъдат намалени чрез рехабилитационни програми, базирани на използването на екзоскелети.

Възстановяването след инсулт е най-обещаващото използване на тази технология, тъй като периодичната физиотерапия може да се осигури с помощта на притежавани от лечебното заведение екзоскелети. Постоянното носене на екзоскелет е необходимо за възстановяване и евентуално предотвратяване на наранявания, свързани с остеопороза. Това вече е направено днес, но изисква значителна инвестиция от купувача, което означава, че този метод е достъпен само за малцина.

1.3.2 Основни бариери на пазара на екзоскелети

1. На какво трябва да обърнат внимание инвеститорите

Въпреки разликите във възможностите и приложенията на устройствата, оценките на публично търгуваните компании за екзоскелети показват, че инвеститорите исторически са третирали различни компании по подобен начин. Можете да видите, че цените на сигурността ReWalkИ Екзоса забележително сходни, въпреки че ReWalk се фокусира върху медицински приложения, докато Ekso се фокусира върху екзоскелети за индивидуална употреба в различни немедицински ситуации.

Борсови цени на ценни книжа на публично търгувани компании, занимаващи се с разработване и продажба на екзоскелети, януари 2014 г. - април 2017 г.

С течение на времето графиките показват нарастващо сходство, което показва, че инвеститорите гледат на пазара на екзоскелети като на хомогенен. За да се коригира тази ситуация, доставчиците на екзоскелети трябва да се ангажират с инвеститорите, за да изяснят разликите между продуктите и техните приложения.

Това изглежда зависи значително от географското местоположение на компаниите. Дейностите на японската Cyberdyne и новозеландската Rax Bionics се различават значително от действията на американските компании. Продължаващият спад в цените на тези компании може да има отрицателно въздействие върху по-нататъшните инвестиции в този пазарен сегмент като цяло.

1.3.3 Основни тенденции на пазара на екзоскелети.

1. Този с най-дълбоките джобове ще спечели.

Комбинацията от дълги цикли на възвръщаемост на инвестицията и намаляващото доверие на инвеститорите в пазара на медицински екзоскелети означава, че компаниите, занимаващи се само с екзоскелети, сега са в несигурна ситуация. Тези компании показват загуби от няколко години (вижте таблица 2) и в резултат на това те могат да се провалят главно поради проблеми с паричния поток, а не поради някакви проблеми директно с продуктите.

Таблица 2. Оперативни загуби на производителите на екзоскелети (компании, които произвеждат само екзоскелети)

Това означава, че безусловна победа на пазара на екзоскелети може да бъде постигната не от тези компании, които имат най-добрите технологично продукти, а от тези с „по-дълбоки джобове“.

Компаниите, които произвеждат само екзоскелети, могат да бъдат изтласкани от пазара от компании, работещи в различни сектори, което им позволява да подкрепят своите проекти с приходи в други области, докато са изправени пред загуби в сегмента на екзоскелетите. Компаниите, специализирани само в екзоскелети без други източници на доходи, може да не са жизнеспособни, независимо от качеството на техния продукт.

1.4 Участници и заинтересовани страни на пазара на екзоскелети

Екосистемата на пазара на екзоскелети включва дизайнери на устройства, разработчици и производители, дистрибутори и дистрибутори. Нека да разгледаме бъдещето на индустрията за екзоскелети, както и възможностите - съществуващи и потенциални - които са отворени за различни членове на екосистемата, както и прогнози относно ключови пазарни предизвикателства и проблеми.

Участниците в пазара на екзоскелети са показани на фигура 3.

1.4.1 Развитие на пазара на екзоскелети.

Разработките за пазара на екзоскелети изискват задълбочени изследвания, което означава, че производителите трябва да имат свои собствени отдели за научноизследователска и развойна дейност или да си партнират с такива организации, или да се основават на изследователски отдели на университети.

Можете да сте сигурни, че това състояние на нещата ще продължи и през следващите години. Това означава, че растежът на рентабилността за всички нови участници на пазара ще бъде бавен и първоначалната инвестиция, необходима за разработване на продукти, ще бъде много висока.

1.4.2 Развитие на екзоскелети

1. медицински

Медицински екзоскелети досега са разработени с участието на специалисти от клиники. Това постепенно се променя, за да включва по-малко специализирани здравни организации, тъй като повече продукти излизат на пазара. По принцип именно такива организации действат като купувачи на такива продукти, тъй като разходите за закупуване и поддръжка на такива устройства не могат лесно да бъдат възстановени чрез здравно осигуряване или подобни източници.

1. Индустриален

Частично задвижвани и пасивни екзоскелети за използване на работното място досега са били внедрени в много скромен мащаб. Основните производители на такива устройства прогнозират по-широко разпространение на такива устройства от 2018 г. Тези устройства ще бъдат много търсени, тъй като пасивните устройства имат относително ниска цена.

iii. Военен

Въпреки че много от икономическите съображения, свързани с разработването на екзоскелети, не са от значение за военните изпълнители, няколко обещаващи дизайна на военни екзоскелети остават в състояние „в процес на разработка“ няколко години след първото им обявяване.

1.5 Прогнози за приходите на пазара на екзоскелет

Juniper Research очаква екзоскелетите да генерират над 550 милиона долара приходи от продажби и лизинг през 2022 г.

Фиг.4. Годишни приходи от продажба на екзоскелети (хардуер) през 2022 г.: $559 милиона.

Поради високата цена на екзоскелетите, Juniper Research очаква делът на цивилните екзоскелети да не надвишава 27% от пазарните приходи в нито един момент през прогнозния период. Високата покупателна способност на военните ще осигури придобиването на почти 100% от всички военни екзоскелети.

Позволява ви да увеличите силата на човека, който го използва, както и да възстановите изгубените способности. В момента екзоскелети се произвеждат в Русия, САЩ, Швейцария, Израел и Япония. Екзоскелетът е разработен за първи път в САЩ през 60-те години на миналия век и е наречен Hardmann, но поради впечатляващото си тегло от 680 килограма, този проект се счита за провал.

ТАЛОС

Целта на проекта TALOS е да създаде броня за войници, която може да подобри тяхната безопасност. Няколко десетки американски публични и частни компании, както и големи изследователски институти, работят върху този екзоскелет. Основата на TALOS е брониран екзоскелет, който предпазва боеца от шрапнели и куршуми. Тя позволява на войник да се движи свободно през бойното поле с оборудване с тегло до 45 килограма. Освен това TALOS се грижи за здравето на боеца: екзоскелетът може да спре кървенето, когато е ранен. Екзоскелетът трябва да влезе в експлоатация в американската армия през 2018 г.

Хибриден помощен крайник

За разлика от бойния TALOS, този екзоскелет е предназначен да улесни живота на хора със здравословни проблеми, а именно с опорно-двигателния апарат. По този начин, благодарение на Hybrid Assistive Limb, човек, прикован към инвалидна количка, може да се научи да изкачва стълби. Hybrid Assistive Limb реагира на биоелектрични сигнали, които идват от човешкото тяло.

XOS 2

XOS 2, създаден от Raytheon, може да увеличи силата на човек и също така да го защити от външни опасности. Основните потребители на XOS 2 са военни логистици, чиито отговорности включват преместване на тежки товари. Също така, потребителят на този екзоскелет ще може да разбива тухлени стени и да чупи дървени греди. Основният проблем с XOS 2 е, че може да работи само когато е свързан към независим източник на захранване.

HULC

Едно от най-сериозните наранявания, които един пехотинец може да получи, е нараняване на гърба, тъй като пехотинци трябва да носят доста оборудване. Екзоскелетът HULC от Lockheed, който може да се носи под дрехите, трябва да помогне на пехотинците да носят тежки товари. Освен това Lockheed планира да създаде екзоскелет за войници, които вече са били ранени. Мениджърът на програмата за екзоскелет на HULC Ахил Дороти заявява: „Паркър Ханифин, работещ с университета Вандербилт в Нешвил, Тенеси, насочва екзоскелета Indego към 700 000 американци с увреждания на гръбначния мозък. Друга потенциална база от потребители са приблизително 600 000 души, които са имали инсулт и са станали амбулаторни.

ExoAtlet

Наши сънародници създават и екзоскелети, чиято цел е да помагат на хора със здравословни проблеми. През 2011 г. Министерството на извънредните ситуации и научният екип на Изследователския институт по механика на Московския държавен университет започнаха работа по ExoAtlet. Екипът успя да разработи няколко екзоскелета под марката ExoAtlet. Пасивните екзоскелети повишават човешката издръжливост и активност. От своя страна активните екзоскелети увеличават силата на човек и му позволяват да се справя с тежести до 200 килограма.

H-Lex

Известният автомобилен производител Hyundai представи своя екзоскелет. H-LEX покрива основната част от тялото на потребителя. Целта на екзоскелета е да помага на хората да носят тежки товари. В допълнение, H-LEX може да помогне на хората с увреждания да стъпят отново на краката си. Основният недостатък на това устройство е неговата обемност. Формата на ноктите на екзоскелета също създава определени трудности за потребителите. От друга страна, HI-LEX е в състояние да помогне на хората да носят тежести до 50 килограма на гърба си, както и да повдигат тежести от стотици килограми с ръце.

Innophys

Японската компания Innophys представи едноименен екзоскелет, който може да помага на хората да вдигат тежести. Товароносимостта на екзоскелета е 30 килограма. Основните потребители на това устройство са хора, работещи в промишлеността, както и хора, които се грижат за възрастни хора. Отличителна черта на екзоскелета Innophys е, че неговата система се състои от изкуствени мускули, които са разположени в алуминиевото тяло на устройството.

NEUWalk

Във Федералното политехническо училище в Лозана е създаден необичаен екзоскелет. За разлика от повечето устройства от този тип, NEUWalk стимулира предимно вътрешните сили. NEUWalk работи чрез доставяне на електрически ток към гръбначния мозък. Изобретението е тествано върху плъхове с увреден мозък. Чрез прилагане на електрически импулси под увредените области на мозъка учените принуждават плъха да се изправи и да ходи.

Стол без стол

Изобретението на швейцарски учени е предназначено да помогне на хората, които поради дълга си трябва да стоят на крака дълго време. Екзоскелетът не ограничава движенията на човек, докато е на тялото му. Потребителят на екзоскелета Chairless Chair може да седне навсякъде, като зададе необходимите параметри. Устройството е изработено от въглеводородни влакна и алуминий, времето му на работа е 24 часа.

Екзокостюм

Екзоскелетът за водолази Exosuit е създаден от американската компания Nuytco Research Ltd. Тя позволява на човек да се гмурне на дълбочина до 300 метра. Налягането там е 30 пъти по-високо, отколкото на повърхността. Веднъж потопен, водолазът може да остане на дълбочина с часове. Exosuit предпазва човек от промени в налягането и ниски температури. Екзоскелетът тежи 240 килограма и е с размери около два метра. Движението на водолаза се осигурява от четири двигателя с ниска тяга с мощност 1,6 конски сили.

На DX Korea 2016, проведено в изложбения център KINTEX миналия септември, южнокорейските отбранителни компании разкриха редица локално разработени екзоскелетни системи, които в крайна сметка биха могли да бъдат използвани от корейските военни.

LIG Nex1 представи военния екзоскелет с хидравлично задвижване LEXO, който подобрява силата и издръжливостта на оператора. Системата се състои от хидравличен дизайн на ръката и рамото, както и хидравлични скоби за крака за подобряване на мобилността на труден терен и подпомагане при повдигане на тежести.

Системата е разглобяема, когато не е необходима, двата компонента се поставят в подсилен контейнер за транспортиране.

Инженер на компанията каза, че екзоскелетът LEXO се разработва от 2013 г. като част от съвместно предприятие с южнокорейското правителство, въпреки че отказа да назове името на партньорската организация. Въпреки това той отбеляза, че компанията се надява да усъвършенства технологията си с оглед евентуално започване на производството на екзоскелети около 2022 г.

Подробни технически спецификации на системата LEXO не бяха оповестени, но представител на компанията каза, че системата може да поддържа максимално натоварване от 90 кг и при сегашното ниво на развитие може да работи до четири часа.

„Екзоскелетът ще позволи на войник да носи тежки оръжия, като например преносима противотанкова система или минохвъргачки, значително по-дълго, тъй като собственикът всъщност не усеща напрежението от товара, който носи, когато системата работи“, обясни инженерът.

Дългосрочната цел е да се интегрира технологията на екзоскелета с усъвършенствана защита на войниците, сензори и оръжейни системи като част от програмата Soldier's Advanced Combat System, въпреки че графикът за развитие на това не е обявен. Въпреки това, на изложението DX Korea, LIG ​​​​Nex1 предложи една от концепциите - изстреляно от войник „интелигентно насочвано оръжие“, където войникът носи малка инфрачервено насочвана ракета, оборудвана с бойна глава с въздушен взрив.

Ракета, изстреляна от ръчна пускова установка, след изгаряне на горивото в двигателя, лети по балистична траектория, използвайки инфрачервената си глава за насочване, за да идентифицира целта и да я проследява в крайната част от траекторията. Бойната глава с въздушен взрив служи главно за неутрализиране на персонал в убежища.

Южнокорейската армия показа модел на концепцията за оборудване за войника на бъдещето, като по този начин намекна за перспективите за по-нататъшното му развитие, но отказа да коментира тази система извън вече обявените характеристики.

Hyundai Rotem също представи своя Hyundai Worker Exoskeleton UnPowered, въпреки че настоява, че системата е предназначена за индустриалния сектор, за да намали физическото напрежение на застаряващите работници. Очаква се разработката на HWEX-UP да приключи до 2018 г., според говорител на компанията.

Системата с тегло 22 кг и размери 532x226x1097 mm е изработена от пластмаса, подсилена с въглеродни влакна, алуминий AL6061 и стоманена сплав SCM440. Пълните възможности на екзоскелета се „разкриват“ при мрежово напрежение от 48 волта, въпреки че може да работи и с ограничен капацитет на натоварване.

Hyundai Rotem също така предлага своя модулен екзоскелет на тазобедрената става, 7,5 кг механично задвижван монтаж на тазобедрената става, който напълно допълва долните крайници на оператора. Системата се захранва от 14,4-волтова литиево-йонна батерия, монтирана в раница; той генерира постоянен въртящ момент от 42 Nm и максимален въртящ момент до 120 Nm. Представител на компанията каза, че устройството може да издържи до 4,5 часа.

Използвани материали:
www.shephardmedia.com
www.kintex.com
www.lignex1.com
www.hyundai-rotem.co.kr
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org

За първи път бойното оборудване на „войника на бъдещето“ с екзоскелет и електронен визьор беше демонстрирано в Москва през юни 2017 г. при откриването на Центъра за създаване на прототипи с висока сложност на НИТУ МИСИС „Кинетика“, създаден с участието на Министерството на образованието и науката и Министерството на промишлеността и търговията на Руската федерация, а след това показани на оръжейната изложба "Армия -2017".

Концепцията е разработена в Централния научноизследователски институт по прецизна техника (ЦНИИТОЧМАШ). Според разработчиците „Альоша“ ще съответства на бойната техника „Ратник“ на руските въоръжени сили от ниво 4-5 поколение. Най-новата разработка е оборудвана с титанов екзоскелет и електронен визьор.

Лекият титанов екзоскелет „Сандвич“ ще увеличи физическата активност и издръжливостта на войника, както и скоростта на движението му на поход или в битка.

Ботушите са оборудвани със сензори за мини и система за потискане на радиосигнали, както и защитни вложки, които ще предпазят бойците от куршуми и фрагменти от снаряди.

Бронираният шлем има вградено устройство за нощно виждане, система за целеуказване, специална маска вместо противогаз и фенерче. Такава каска е в състояние да проектира информация за ситуацията на бойното поле пред войника.

Бронежилетката е оборудвана с интегрирана система за разпознаване „приятел или враг“ и е в състояние да издържи повече от десет директни удара от куршуми за различни цели.

Бойните защитни гащеризони следят физическото състояние на военнослужещия и при необходимост му оказват първа помощ. Данните за здравето на боеца се проектират върху електронния визьор на каската. Носещата рамка на гащеризона е снабдена с ключалка за бързо освобождаване, така че екзоскелетът да може лесно да се отстрани, ако е необходимо.

Комплектът включва камуфлажна униформа, която може да се адаптира към всякакви метеорологични условия и да предпазва боеца от огън и влага. Предполага се, че оръжията в комплекта на Альоша са двукалибрени автомати, които стрелят с куршуми и гранати.

Според прогнозите Alyosha ще влезе на въоръжение в руската армия до 2020 г., когато руските заводи ще могат да пуснат отделни части в серия.

Както отбеляза ръководителят на Центъра за военно прогнозиране, член-кореспондент на Академията на военните науки Анатолий Циганок, коментирайки последното вътрешно развитие пред кореспондент на Nation News, първите екзоскелети се появиха в Русия преди около 10 години и непрекъснато се подобряваха през цялото време. този път.

„Сред експертите дори имаше такава шега: ако използвате всичко това, можете да прескочите ограда в пълно бойно снаряжение. "Альоша" е най-новото и много обещаващо развитие. Екзоскелетът помага на човек да носи допълнителни тежести. В крайна сметка всеки пехотинец трябва да носи 20 кг товар или дори повече. И е много трудно. И такова оборудване ще даде възможност на боеца да облекчи тежестта на гърба си и да се движи бързо в пълно бойно снаряжение“, отбеляза Анатолий Циганок.

Експертът смята, че датата на пристигането на най-новата разработка в руските въоръжени сили ще зависи от финансирането и най-вероятно първите партиди ще отидат в подразделенията на Западния военен окръг.

„Вярвам, че техниката, показана на оръжейната изложба „Армия 2017“, ще бъде продадена в близко бъдеще, но в малки количества. Срокът за изпълнение на разработката зависи от финансирането. Мисля, че екзоскелетите няма да бъдат въведени едновременно във всички въоръжени сили на Руската федерация. Като един от вариантите първите партиди ще отидат в части на Западния военен окръг или в части, дислоцирани в Калининград. Тогава, мисля, те ще се появят във войските в северната част на страната. Развитието е много обещаващо“, подчерта Циганок.

Между другото, британският Daily Mail сравни „Альоша“ с униформата на щурмовик от популярния филм „Междузвездни войни“.

Имайте предвид, че разработването на подобна бойна техника също е в ход в страните от НАТО, по-специално във Франция и САЩ. В мрежата беше публикувано видео, което показва бойната техника на американската армия, наречена „Войник на 2030 г.“. Разработката е на етап моделиране и ще се появи не по-рано от десет години.