Egzoszkielety. Rozpoczęły się „testy terenowe” rosyjskiego egzoszkieletu „Exoathlete”.

Technologia osiągnęła obecnie poziom, w którym egzoszkielety są wdrażane w różnych kontekstach. Najbardziej obiecującymi zastosowaniami obecnie są zastosowania egzoszkieletów w medycynie; zastosowania wojskowe i przemysłowe pozostają rzadsze, ale nie mniej skuteczne możliwości wykorzystania tej technologii.

1.2 Definicja

Juniper Research jako „mobilną, nadającą się do noszenia, zrobotyzowaną, zelektryfikowaną lub zmotoryzowaną konstrukcję zaprojektowaną w celu uzupełnienia fizycznych możliwości użytkownika”.

Definicja ta obejmuje zarówno urządzenia naśladujące anatomię człowieka i jego stawy, jak i te, które są zaprojektowane odmiennie.

1.3 Sytuacja rynkowa

Jako rynek w powijakach, egzoszkielety nie posiadają obecnie wielu przykładów sprawdzonych praktyk, standardów, prognoz i sprawdzonych modeli biznesowych. Mimo to rynek zaczyna się kształtować, zarówno pod względem oczekiwań, jak i stojących przed nim wyzwań, które determinowane są głównie przez trzy czynniki:

• Trudność techniczna
• Wysoka cena, niski wolumen sprzedaży (rynek B2B)
• Regulacja rynku konsumpcji

Połączenie tych czynników wpływa zarówno na strategię producentów, jak i na rynek jako całość. Poniżej omówimy wpływ najważniejszych czynników na rynek.

1.3.1 Kluczowe czynniki napędzające rynek egzoszkieletów

1. Starzenie się społeczeństwa

Wiele krajów rozwiniętych boryka się z rosnącym odsetkiem osób starszych, a także liczbą osób słabych, które również coraz częściej cierpią na różne choroby związane z wiekiem. Skutki dwóch z tych chorób, udaru mózgu i osteoporozy, można złagodzić dzięki programom rehabilitacyjnym opartym na wykorzystaniu egzoszkieletów.

Najbardziej obiecującym zastosowaniem tej technologii jest rekonwalescencja po udarze, ponieważ można zapewnić przerywaną fizjoterapię przy użyciu egzoszkieletów dostępnych w placówce. Ciągłe noszenie egzoszkieletu jest konieczne, aby wyzdrowieć i ewentualnie zapobiec urazom związanym z osteoporozą. Robi się to już dzisiaj, ale wymaga znacznych inwestycji ze strony kupującego, co powoduje, że metoda ta jest dostępna tylko dla nielicznych.

1.3.2 Kluczowe bariery na rynku egzoszkieletów

1. Na co powinni zwrócić uwagę inwestorzy

Pomimo różnic w możliwościach i zastosowaniach urządzeń, wyceny spółek zajmujących się egzoszkieletami notowanych na giełdzie pokazują, że w przeszłości inwestorzy traktowali różne firmy podobnie. Widać, że ceny bezpieczeństwa Przejdź ponownie I Egz są niezwykle podobne, chociaż ReWalk koncentruje się na zastosowaniach medycznych, podczas gdy Ekso koncentruje się na egzoszkieletach do indywidualnego użytku w różnych sytuacjach pozamedycznych.

Ceny giełdowe papierów wartościowych spółek notowanych na giełdzie zajmujących się rozwojem i sprzedażą egzoszkieletów, styczeń 2014 r. – kwiecień 2017 r.

Z biegiem czasu wykresy wykazują coraz większe podobieństwo, co pokazuje, że inwestorzy postrzegają rynek egzoszkieletów jako jednorodny. Aby zaradzić tej sytuacji, dostawcy egzoszkieletów powinni dotrzeć do inwestorów, aby wyjaśnić różnice między produktami i ich zastosowaniami.

Wydaje się, że zależy to w dużej mierze od lokalizacji geograficznej przedsiębiorstw. Działalność japońskiego Cyberdyne i nowozelandzkiego Rax Bionics zauważalnie różni się od działań amerykańskich firm. Utrzymujące się spadki cen tych spółek mogą mieć negatywny wpływ na dalsze inwestycje w całym tym segmencie rynku.

1.3.3 Kluczowe trendy na rynku egzoszkieletów.

1. Wygra ten, kto ma najgłębsze kieszenie.

Połączenie długich cykli zwrotu z inwestycji i malejącego zaufania inwestorów do rynku egzoszkieletów medycznych oznacza, że ​​spółki produkujące wyłącznie egzoszkielety znajdują się obecnie w niepewnej sytuacji. Firmy te od kilku lat wykazują straty (patrz tabela 2), w efekcie czego mogą upaść przede wszystkim z powodu problemów z przepływami pieniężnymi, a nie z powodu problemów bezpośrednio z produktami.

Tabela 2. Straty operacyjne producentów egzoszkieletów (firm produkujących wyłącznie egzoszkielety)

Oznacza to, że bezwarunkowe zwycięstwo na rynku egzoszkieletów mogą odnieść nie te firmy, które mają najlepsze technologicznie produkty, ale te z „głębszymi kieszeniami”.

Firmy produkujące wyłącznie egzoszkielety mogą zostać wyparte z rynku przez firmy działające w różnych sektorach, co pozwala im wspierać swoje projekty dochodami w innych obszarach, podczas gdy w segmencie egzoszkieletów ponoszą straty. Firmy specjalizujące się wyłącznie w egzoszkieletach, nie posiadające innych źródeł dochodu, mogą nie być rentowne, niezależnie od jakości swojego produktu.

1.4 Uczestnicy rynku egzoszkieletów i zainteresowane strony

Ekosystem rynku egzoszkieletów obejmuje projektantów, programistów i producentów, dystrybutorów i sprzedawców urządzeń. Przyjrzyjmy się przyszłości branży egzoszkieletów, a także szansom – istniejącym i potencjalnym – jakie stoją przed różnymi członkami ekosystemu, a także prognozom dotyczącym kluczowych wyzwań i zagadnień rynkowych.

Uczestników rynku egzoszkieletów pokazano na rysunku 3.

1.4.1 Rozwój rynku egzoszkieletów.

Rozwój rynku egzoszkieletów wymaga szeroko zakrojonych badań, co oznacza, że ​​producenci muszą posiadać własne działy badawczo-rozwojowe, współpracować z takimi organizacjami lub mieć siedzibę poza uniwersyteckimi działami badawczymi.

Można być pewnym, że taki stan rzeczy będzie się utrzymywał w kolejnych latach. Oznacza to, że wzrost rentowności nowych uczestników rynku będzie powolny, a początkowe inwestycje wymagane do opracowania produktów będą bardzo wysokie.

1.4.2 Rozwój egzoszkieletów

1. Medyczny

Egzoszkielety medyczne opracowywano dotychczas przy udziale specjalistów z klinik. W miarę pojawiania się na rynku większej liczby produktów sytuacja ta stopniowo się zmienia i obejmuje mniej wyspecjalizowane organizacje zajmujące się opieką zdrowotną. Zasadniczo to takie organizacje występują jako nabywcy takich produktów, ponieważ kosztów zakupu i utrzymania takich urządzeń nie można łatwo zrekompensować z ubezpieczenia zdrowotnego lub podobnych źródeł.

1. Przemysłowy

Częściowo zasilane i pasywne egzoszkielety do użytku w miejscu pracy zostały dotychczas wdrożone na bardzo skromną skalę. Kluczowi producenci tego typu urządzeń przewidują szersze ich zastosowanie od 2018 roku. Urządzenia te będą cieszyły się dużym zainteresowaniem, ponieważ urządzenia pasywne mają stosunkowo niski koszt.

iii. Wojskowy

Chociaż wiele względów ekonomicznych związanych z rozwojem egzoszkieletów jest nieistotnych dla wykonawców wojskowych, kilka obiecujących projektów wojskowych egzoszkieletów pozostaje w fazie opracowywania kilka lat po ich pierwszym ogłoszeniu.

1.5 Prognozy przychodów z rynku egzoszkieletów

Juniper Research spodziewa się, że egzoszkielety wygenerują w 2022 roku ponad 550 milionów dolarów przychodów ze sprzedaży i leasingu.

Ryc.4. Roczne przychody ze sprzedaży egzoszkieletów (sprzętu) w 2022 r.: 559 mln dolarów.

Juniper Research spodziewa się, że ze względu na wysokie ceny egzoszkieletów udział egzoszkieletów cywilnych nie przekroczy 27% przychodów rynku w żadnym momencie okresu objętego prognozą. Wysoka siła nabywcza wojska zapewni pozyskanie niemal 100% wszystkich wojskowych egzoszkieletów.

Pozwala zwiększyć siłę korzystającej z niej osoby, a także przywrócić utracone zdolności. Obecnie egzoszkielety produkowane są w Rosji, USA, Szwajcarii, Izraelu i Japonii. Egzoszkielet został po raz pierwszy opracowany w USA w latach 60. XX wieku i nosił nazwę Hardmann, ale ze względu na imponującą wagę 680 kilogramów projekt ten uznano za porażkę.

TALOS

Celem projektu TALOS jest stworzenie opancerzenia dla żołnierzy, które mogłoby poprawić ich bezpieczeństwo. Nad tym egzoszkieletem pracuje kilkadziesiąt amerykańskich firm publicznych i prywatnych, a także dużych instytutów badawczych. Podstawą TALOS-a jest opancerzony egzoszkielet, który chroni wojownika przed odłamkami i kulami. Pozwala żołnierzowi na swobodne poruszanie się po polu walki ze sprzętem o masie do 45 kilogramów. Ponadto TALOS dba o zdrowie wojownika: egzoszkielet może zatrzymać krwawienie w przypadku zranienia. Egzoszkielet powinien wejść do służby w armii amerykańskiej w 2018 roku.

Hybrydowa kończyna wspomagająca

W przeciwieństwie do bojowego TALOS, ten egzoszkielet ma za zadanie ułatwić życie osobom z problemami zdrowotnymi, a mianowicie narządem ruchu. Tym samym, dzięki Hybrid Assistive Limb, osoba poruszająca się na wózku inwalidzkim może nauczyć się wchodzić po schodach. Hybrydowa kończyna wspomagająca reaguje na sygnały bioelektryczne, które docierają z organizmu człowieka.

XOS 2

XOS 2, stworzony przez firmę Raytheon, może zwiększyć siłę człowieka, a także chronić go przed zagrożeniami zewnętrznymi. Głównymi użytkownikami XOS 2 są logistycy wojskowi, których obowiązki obejmują przenoszenie ciężkich ładunków. Ponadto użytkownik tego egzoszkieletu będzie mógł niszczyć ceglane ściany i drewniane belki. Głównym problemem XOS 2 jest to, że może działać tylko po podłączeniu do niezależnego źródła zasilania.

HULC

Jednym z najpoważniejszych urazów, jakie może spotkać żołnierz piechoty, jest uraz pleców, gdyż piechota musi dźwigać sporo sprzętu. Egzoszkielet HULC firmy Lockheed, który można nosić pod ubraniem, powinien pomóc piechocie w noszeniu ciężkich ładunków. Ponadto Lockheed planuje stworzyć egzoszkielet dla żołnierzy, którzy już odnieśli rany. Kierownik programu dotyczącego egzoszkieletów HULC, Achilles Dorothy, stwierdza: „Parker Hannifin, współpracując z Uniwersytetem Vanderbilt w Nashville w stanie Tennessee, kieruje egzoszkielet Indego do 700 000 Amerykanów z urazami rdzenia kręgowego. Inną potencjalną bazą użytkowników jest około 600 000 osób, które przeszły udar i przestały chodzić”.

ExoAtlet

Nasi rodacy tworzą także egzoszkielety, których zadaniem jest pomoc osobom z problemami zdrowotnymi. W 2011 roku Ministerstwo Sytuacji Nadzwyczajnych i zespół naukowy Instytutu Badawczego Mechaniki Uniwersytetu Moskiewskiego rozpoczęły prace nad ExoAtletem. Zespołowi udało się opracować kilka egzoszkieletów pod marką ExoAtlet. Pasywne egzoszkielety zwiększają wytrzymałość i aktywność człowieka. Z kolei aktywne egzoszkielety zwiększają siłę człowieka i pozwalają mu poradzić sobie z ciężarami sięgającymi nawet 200 kilogramów.

H-Lex

Słynny producent samochodów Hyundai zaprezentował swój egzoszkielet. H-LEX zakrywa główną część ciała użytkownika. Celem egzoszkieletu jest pomaganie ludziom w noszeniu ciężkich ładunków. Ponadto H-LEX może pomóc osobom niepełnosprawnym stanąć na nogi. Główną wadą tego urządzenia jest jego nieporęczność. Kształt pazurów egzoszkieletu również nastręcza użytkownikom pewne trudności. Z drugiej strony HI-LEX jest w stanie pomóc ludziom nieść na plecach ciężary do 50 kilogramów, a także podnosić na rękach ciężary o wartości setek kilogramów.

Innophys

Japońska firma Innophys zaprezentowała egzoszkielet o tej samej nazwie, który może pomóc ludziom w podnoszeniu ciężarów. Nośność egzoszkieletu wynosi 30 kilogramów. Głównymi użytkownikami tego urządzenia są osoby związane z przemysłem, a także osoby opiekujące się osobami starszymi. Charakterystyczną cechą egzoszkieletu Innophys jest to, że jego system składa się ze sztucznych mięśni, które znajdują się w aluminiowej obudowie urządzenia.

NEUWalk

W Federalnej Szkole Politechnicznej w Lozannie stworzono niezwykły egzoszkielet. W przeciwieństwie do większości urządzeń tego typu, NEUWalk przede wszystkim stymuluje siły wewnętrzne. NEUWalk działa poprzez dostarczanie prądu elektrycznego do rdzenia kręgowego. Wynalazek testowano na szczurach z uszkodzonym mózgiem. Stosując impulsy elektryczne poniżej uszkodzonych obszarów mózgu, naukowcy zmusili szczura do wstania i chodzenia.

Krzesło bez krzesła

Wynalazek szwajcarskich naukowców ma pomóc ludziom, którzy ze względu na swoje obowiązki muszą długo stać na nogach. Egzoszkielet nie ogranicza ruchów człowieka na ciele. Użytkownik egzoszkieletu Chairless Chair może usiąść w dowolnym miejscu, ustawiając niezbędne parametry. Urządzenie wykonane jest z włókna węglowodorowego i aluminium, czas pracy wynosi 24 godziny.

Egzoszkielet

Egzoszkielet dla nurków Exosuit został stworzony przez amerykańską firmę Nuytco Research Ltd. Umożliwia nurkowanie na głębokość do 300 metrów. Ciśnienie jest tam 30 razy wyższe niż na powierzchni. Po zanurzeniu nurek może pozostać na głębokości przez wiele godzin. Exosuit chroni człowieka przed zmianami ciśnienia i niskimi temperaturami. Egzoszkielet waży 240 kilogramów i mierzy około dwóch metrów. Ruch nurka zapewniają cztery silniki o niskim ciągu o mocy 1,6 KM.

Podczas targów DX Korea 2016, które odbyły się we wrześniu ubiegłego roku w centrum wystawowym KINTEX, południowokoreańskie firmy z branży obronnej zaprezentowały szereg lokalnie opracowanych systemów egzoszkieletów, które ostatecznie mogłyby zostać wprowadzone na rynek przez koreańskie wojsko.

LIG Nex1 wprowadził napędzany hydraulicznie wojskowy egzoszkielet LEXO, który zwiększa siłę i wytrzymałość operatora. System składa się z hydraulicznego ramienia i barku, a także hydraulicznych zacisków na nogi, które poprawiają mobilność w trudnym terenie i pomagają w podnoszeniu ciężkich przedmiotów.

System jest rozbieralny, gdy nie jest już potrzebny, oba elementy umieszczone są na czas transportu w wzmocnionym pojemniku.

Inżynier firmy powiedział, że prace nad egzoszkieletem LEXO trwają od 2013 roku w ramach wspólnego przedsięwzięcia z rządem Korei Południowej, chociaż odmówił podania nazwy organizacji partnerskiej. Zaznaczył jednak, że firma ma nadzieję udoskonalić swoją technologię, aby ewentualnie rozpocząć produkcję egzoszkieletów około 2022 roku.

Szczegółowych specyfikacji technicznych systemu LEXO nie ujawniono, ale przedstawiciel firmy powiedział, że system wytrzymuje maksymalne obciążenie 90 kg i na obecnym etapie rozwoju może pracować do czterech godzin.

„Egzoszkielet umożliwi żołnierzowi noszenie ciężkiej broni, takiej jak przenośny system przeciwpancerny czy moździerze, znacznie dłużej, ponieważ właściciel w rzeczywistości nie odczuwa napięcia spowodowanego obciążeniem podczas działania systemu” – stwierdził. inżynier wyjaśnił.

Celem długoterminowym jest integracja technologii egzoszkieletów z zaawansowaną ochroną żołnierza, czujnikami i systemami uzbrojenia w ramach programu Soldier's Advanced Combat System, chociaż harmonogram rozwoju tego nie został ogłoszony. Jednak na wystawie DX Korea firma LIG Nex1 zaproponowała jedną z koncepcji – wystrzeliwaną przez żołnierza „inteligentną broń kierowaną”, w której żołnierz nosi mały pocisk kierowany na podczerwień, wyposażony w głowicę powietrzną.

Pocisk wystrzelony z wyrzutni ręcznej po wypaleniu paliwa w silniku leci po trajektorii balistycznej, wykorzystując głowicę naprowadzającą na podczerwień do identyfikacji celu i śledzenia go na końcowym odcinku trajektorii. Głowica powietrzna służy głównie do neutralizacji personelu przebywającego w schronach.

Armia południowokoreańska pokazała model koncepcji wyposażenia żołnierza przyszłości, sugerując tym samym perspektywy jego dalszego rozwoju, ale odmówiła komentarza na temat tego systemu wykraczającego poza ogłoszone już cechy.

Hyundai Rotem zaprezentował także Hyundai Worker Exoskeleton UnPowered, choć upiera się, że system jest przeznaczony dla sektora przemysłowego w celu zmniejszenia obciążenia fizycznego starzejących się pracowników. Według rzecznika firmy prace nad HWEX-UP mają się zakończyć do 2018 roku.

System ważący 22 kg i mierzący 532x226x1097 mm wykonany jest z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, aluminium AL6061 i stopu stali SCM440. Pełne możliwości egzoszkieletu „ujawniają się” przy napięciu sieciowym 48 woltów, chociaż może on również pracować przy ograniczonej ładowności.

Hyundai Rotem oferuje również modułowy egzoszkielet biodrowy, napędzany mechanicznie uchwyt biodrowy o masie 7,5 kg, który w pełni uzupełnia dolne kończyny operatora. System zasilany jest akumulatorem litowo-jonowym 14,4 V montowanym w plecaku; generuje stały moment obrotowy 42 Nm i maksymalny moment obrotowy do 120 Nm. Przedstawiciel firmy powiedział, że urządzenie może wytrzymać nawet 4,5 godziny.

Użyte materiały:
www.shephardmedia.com
www.kintex.com
www.lignex1.com
www.hyundai-rotem.co.kr
www.wikipedia.org
pl.wikipedia.org

Po raz pierwszy sprzęt bojowy „żołnierza przyszłości” z egzoszkieletem i elektronicznym wizjerem zademonstrowano w Moskwie w czerwcu 2017 r. podczas otwarcia Centrum Prototypowania Wysokiej Złożoności NUST MISIS „Kinetics”, które powstało przy udziale udziałem Ministerstwa Oświaty i Nauki oraz Ministerstwa Przemysłu i Handlu Federacji Rosyjskiej, a następnie pokazany na wystawie broni „Armia -2017”.

Koncepcja została opracowana w Centralnym Instytucie Badawczym Inżynierii Precyzyjnej (TSNIITOCHMASH). Według twórców „Alosza” będzie odpowiadać wyposażeniu bojowemu „Ratnik” Sił Zbrojnych Rosji poziomu 4.–5. generacji. Najnowsze osiągnięcie jest wyposażone w tytanowy egzoszkielet i elektroniczny wizjer.

Lekki tytanowy egzoszkielet „Sandwich” zwiększy aktywność fizyczną i wytrzymałość żołnierza, a także szybkość jego poruszania się w marszu lub w walce.

Buty wyposażone są w czujniki min i system tłumienia sygnału radiowego, a także wkładki ochronne, które chronią myśliwców przed kulami i odłamkami pocisków.

Hełm pancerny posiada wbudowany noktowizor, system wyznaczania celów, specjalną maskę zamiast maski przeciwgazowej oraz latarkę. Hełm taki jest w stanie wyświetlać przed żołnierzem informację o sytuacji na polu walki.

Kamizelka kuloodporna jest wyposażona w zintegrowany system rozpoznawania „przyjaciela lub wroga” i jest w stanie wytrzymać ponad dziesięć bezpośrednich trafień kulami w różnych celach.

Bojowy kombinezon ochronny monitoruje stan fizyczny żołnierza i w razie potrzeby udziela mu pierwszej pomocy. Dane o stanie zdrowia zawodnika wyświetlane są na elektronicznym wizjerze hełmu. Rama nośna kombinezonu jest wyposażona w szybkozamykacz, dzięki czemu egzoszkielet można w razie potrzeby łatwo zdjąć.

Zestaw zawiera mundur kamuflażowy, który dopasowuje się do każdych warunków pogodowych i chroni wojownika przed ogniem i wilgocią. Bronią w zestawie Aloszy mają być dwukalibrowe karabiny szturmowe strzelające kulami i granatami.

Według prognoz Alosza wejdzie do służby w armii rosyjskiej w 2020 roku, kiedy rosyjskie fabryki będą mogły produkować seryjnie poszczególne części.

Jak zauważył szef Centrum Prognoz Wojskowych, członek korespondent Akademii Nauk Wojskowych Anatolij Tsyganok, komentując najnowsze osiągnięcia w kraju korespondentowi Nation News, pierwsze egzoszkielety pojawiły się w Rosji około 10 lat temu i przez cały czas były stale udoskonalane tym razem.

„Był nawet taki dowcip wśród ekspertów: jeśli wykorzystasz to wszystko, możesz przeskoczyć płot w pełnym rynsztunku bojowym. „Alyosha” to najnowszy i bardzo obiecujący rozwój. Egzoszkielet pomaga osobie przenosić dodatkowe ciężary. W końcu każdy żołnierz piechoty musi nieść 20 kg ładunku, a nawet więcej. I to jest bardzo trudne. A taki sprzęt da wojownikowi możliwość odciążenia pleców i szybkiego poruszania się w pełnym wyposażeniu bojowym” – zauważył Anatolij Cyganok.

Ekspert uważa, że ​​termin dotarcia najnowszego opracowania do Sił Zbrojnych Rosji będzie uzależniony od środków finansowych, a pierwsze partie najprawdopodobniej trafią do jednostek Zachodniego Okręgu Wojskowego.

„Wierzę, że sprzęt pokazany na wystawie broni Army 2017 trafi w najbliższej przyszłości do sprzedaży, ale w małych ilościach. Termin realizacji inwestycji uzależniony jest od środków finansowych. Myślę, że egzoszkielety nie zostaną wprowadzone jednocześnie we wszystkich Siłach Zbrojnych Federacji Rosyjskiej. W ramach jednej z opcji pierwsze partie trafią do jednostek Zachodniego Okręgu Wojskowego lub do jednostek stacjonujących w Kaliningradzie. Myślę, że wtedy pojawią się w oddziałach na północy kraju. Rozwój jest bardzo obiecujący” – podkreślił Cyganok.

Nawiasem mówiąc, brytyjski Daily Mail porównał „Aloszę” do munduru szturmowca z popularnego filmu „Gwiezdne wojny”.

Należy pamiętać, że prace nad podobnym sprzętem bojowym trwają także w krajach NATO, w szczególności we Francji i USA. W sieci pojawił się film przedstawiający sprzęt bojowy amerykańskiej armii, który nosi tytuł „Żołnierz 2030”. Opracowanie jest na etapie modelowania i pojawi się nie wcześniej niż za dziesięć lat.