Mobili versija | Apie | Visos naujienos | RSS | Kontaktai | Paslaugos
 
Jūs esate čia: Pradžia » Visos temos » Technologijos » Elektronika

Kuriant kiborgus. Pirma dalis: superkostiumai, pakeisiantys invalidų ir kareivių gyvenimus

2007-09-12 (4) Rekomenduoja   (0) Perskaitymai (7528)
    Share

Jau chrestomatiniu siužetu tapęs fantastinių filmų scenarijus, kai žuvusio veikėjo kūnas prikeliamas atskiromis dalimis, pradedamas įgyvendinti praktiškai. Dar 1970 metais pasirodė tuometinis televizijos hitas „Žmogus už šešis milijonus dolerių“ (The Six Million Dollar Man), kuriame Li Meidžorso vaidinamam personažui Styvui Ostinui buvo atlikta sudėtinga operacija ir pakeistos jo kojos, dešinė ranka ir kairė akis. Šis filmas, kartu su jo herojumi tapo tų laikų pop kultūros ikona. Šiais metais San Franciske vykusioje konferencijoje „Eksperimentinė biologija 2006“, kurioje dalyvavo apie 12 tūkstančių dalyvių, viename iš jos simpoziumų, pavadintu „Žmogus už 6 milijonus dolerių“, vedantys mokslininkai pranešė, jog tai, kas seniau tebuvo fantastika, virsta į realybę – elektroninės kojos, rankos ir akys. Šiame straipsnyje - dirbtinės kojos specialių kostiumų pagalba.

Išorinius skeletus, didinančius žmogaus jėgas jau kelerius metus projektuoja Japonijos ir JAV mokslinikai bei inžinieriai. Tokius eksperimentus JAV aišku finansuoja karinės struktūros, o Japonijoje pirmučiausia orientuojamasi į medicinos poreikius. Didžiausią pažangą per pastaruosius kelerius metus padarė HAL ir BLEEX išoriniai skeletai.

Cukubo universiteto (Tsukuba University) laboratorijos Cybernics sukurti kostiumai HAL (Hybrid Assistive Leg - „Pagalbinės kombinuotos galūnės“) jau gali būti naudojami atliekant paprastus veiksmus – atsikėlimui, lipimui laiptais ar kopėčiomis. Šie kostiumai, tiksliau kelnės, leidžia eiti keliu 4 km/h greičiu ir lipti laiptais praktiškai be jokių fizinių pastangų. Įdomiausia, jog šis kostiumas valdomas ne išoriniu pulto, o vidine žmogaus nervų sistema. Krūva daviklių nuolat seka nervinius impulsus, perduodamus iš centrinės nervų sistemos į valdomus raumenis ir pagal juos attitinkamai valdo jėgos variklius. Rezultate gaunamas reakcijos greitis – sekundžių dalys. Ir tai netgi truputi greičiau, nei natūrali žmogaus raumenų reakcija.

HAL kostiumas

Komplektas HAL susideda iš kuprinės, kurioje patalpintas kompiuteris ir akumuliatorių baterijos, sensorių rinkinio ir taip pat keturių elektros variklių, įtvirtintų prie kelių ir klubo sąnarių. Šis komplektas suprojektuotas apjungiant kibernetikos, mechatronikos, bionikos, medicinos, informatikos, elektronikos, fizikos ir matematikos žinias. Ryšium su didžiule specifika ir didelių žinių kiekių, ši nauja robototechnikos sritis pavadinta Kibernika – taip pat, kaip ir vadinasi kelnes sukūrusi laboratorija.

HAL-3 skeleto sandara

Toks kostiumas padeda vaikščioti keliu, lipti laiptais ar sėdėti ant suolo – kostiumas visada palaiko reikiamą padėtį ir pusiausvyrą, o kompiuteris apdoroja daviklių signalus ir planuoja tolesnius judamosios dalies veiksmus. Kai tik kostiumo varikliai pradeda judėti, informacija apie padėtį ir judesio charakterį įrašoma į specializuotą duomenų bazę. Vėliau, kiekvieno sekančio naujo judesio metu informacija apie jį lyginama su duomenų bazėje esančiais įrašais ir ieškoma atitikimų. Jei tokie atitikmenys surandami, atliekamas sekantis judesys. Tokiu būdu kostiumas pritaikomas individualiems poreikiams. Toks kostiumas sukurtas dar 2004 metais ir pavadintas HAL-3 vardu. Po išėjo patobulinti variantai HAL-4 ir HAL-5, kurie leido ne tik vaikščioti, bet ir nešti sunkius krovinius. Šie modeliai papildyti naujais varikliais, valdančiais rankas. Tai leis pakelti 40 kg ir sunkesnius krovinius. HAL-5 modelis panašus į HAL-4, tačiau jis turi sumažintus variklius ir turi mažesnius gabaritus.

Apsirengus HAL-3

HAL-3 sveria 22 kilogramus, tačiau anot konstruktorių to visiškai nesijaučia. „Tai greičiau jodinėjimas ant roboto, nei jo nešiojimas“, - pasakoja jo konstruktoriai. HAL – 4 sveria 39 kg, o HAL-5 apie 15 kg. Akumuliatoriaus energijos užtenka dviem valandom ir daugiau – priklausomai nuo atliekamo darbo intensyvumo.

HAL-5

Pirmi bandymai su tokiu kostiumu atlikti dar 2004 metais, tačiau kol kas tik laboratorijos sąlygose. Dabar gi jo išradėjas pasiryžęs pats išbandyti savo kūrinį kopdamas į kalnus. Ekspediciją, keliausianti į Braitkorno kalną (4164 m.) Šveicarijoje sudarys kostiumo išradėjas fizioterapeutas Takeši Macumoto (Takeshi Matsumoto), jam ant pečių sėdės jo draugas 43 metų Seidzi Utida (Seiji Uchida), kuris po automobilinės katastrofos 1993 metais buvo paraližuotas ir  kartu žygiuos kito alpinisto su HAL kostiumu nešamas 16 metų Kioga Ide (Kyoga Ide), sergantis raumenų nykimu.  

Jau dabar šie moduliai susilaukia didelio susidomėjimo ir užsakymų iš žmonių, sergančių invalidumu ir kitomis ligomis, todėl planuojama juos adaptuoti medicininiais tikslais. Pirmi egzemplioriai kainuos nuo 14 iki 19 tūkstančių JAV dolerių.

Yra ir dar vienas japoniškas skeletas, pagamintas Kanagavos instituto (Kanagawa Institute of Technology) ir didinantis žmogaus jėgas 1,5-2 kartus. Sistema matuoja žmogaus raumenų įtempimą ir taip stebi žmogaus judėjimą. Raumenų jėga stiprinama specialių išorinių pneumatinių sistemų pagalba.

Skeletas medicinos seserims

Įdomiausia, jog šis aparatas pirmučiausia skirtas medicinos seserims, kurios prižiūri sunkius ligonius. Ši sistema padeda juos perkelti iš vienos vietos į kitą arba atlikti kitas operacijas.  

Analogišką skeletą bando sukurti ir JAV mokslininkai. Konferencijoje pristatytos pridedamos robotizuotos, kompiuteriu valdomos kojos, padedančios jų savininkui panešti 90 kg krovinį, nors nešant atrodo jog nešulys tesveria 4.4 kg. Tokias kojas (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton - BLEEX) sukūrė daktaras Xomain Kazeruni (Homayoon Kazerooni) iš Kalifornijos Berkeley universiteto pagal JAV karinių pajėgų agentūros DARPA užsakymą. Šios kojos pavadintos egzoskeletu – t.y. išorinis, pridedamas skeletas. 

Skeletas susideda iš poros mechaninių kojų, maitinimo bloko ir karkaso, sukonstruoto kuprinės pavidalu. Mechaninės kojos „apautos“ nežymiai modifikuotais amerikietiškais kreiviškais batais ir tvirtinasi prie žmogaus kojų. Judesio dinamika kuriama apdorojant informaciją iš daugiau nei 40 daviklių, pritvirtintų prei žmogaus kūno. Kompiuteriu apdorojami duomenys leidžia nuolatos kontroliuoti kūno pusiausvyrą tuo pačiu optimaliai paskirstant svorį. Tuo pačiu valdymas yra be galo paprastas – kaip ir HAL sistemos atveju išorinio valdymo nėra iš viso – visos judesio komandos perduodamos tiesiogiai per žmogaus nervines sistemas.

BLEEX skeletas

Jau dabar atliktuose bandymuose, žmones apsirengę 45 kg sverianti egzoskeletą ir užsidėję papildomą 31,5 kg svorį jausdavosi taip, tarsi tektų nešti porą kilogramų. Šis skeletas, kaip ir jo Japoniškas giminaitis, pritaikytas ne karo tikslams, o sunkių krovinių parnešimu ar judėjimo lengvinimui neįgaliems žmonėms. Visgi šio projekto finansuotoja yra karinė agentūra, tad reikia manyti, jog pirmi egzemplioriai pateks būtent kariškiams į rankas. Net ir su tokiomis savybėmis skeletai pakeis ne tik kareivio išvaizdą, bet tikėtina ir pačių kautynių charakteristikas – taktiką, strategiją ir ypač psichologinį mūšio aspektą.

Jei valdymo signalai būtų perduodami ne tiesiogiai žmogui, o tiesiai skeletą valdančiam kompiuteriui – labai tikėtina, jog šitaip ateityje ir bus padaryta, ypač kariniuose egzoskeletuose, tuomet mūšio scenarijus įgauna visiškai nenuspėjamus siužetus. Vadovybė karių atakas gali keisti žaibiškai ir centralizuotai. Į mūšį kariai eitų net ir tada, kai jiems patiems to nesinorėtų ar iškiltų kokios abejonės. Tiesiog pačios kojos „neštų“ į priekį. Tik neaišku kaip elgtųsi žmogus tokiomis streso akimirkomis, kai negali prognozuoti ne tik mūšio eigos, bet ir savo paties veiksmų juose.

Daktaras Kazieruni mano, jog šis egzoskeletas galės būti pritaikytas įvairiausioms reikmėms, pavyzdžiui leis senyviems arba storiems žmonėms tapti labiau mobiliems, tuo tarpu kariškiai tikisi, jog pastarasis išradimas padės greitai pergabenti sunkius krovinius ilgais maršrutais, o patys kareiviai įgaus nežmogiškos jėgos. 

 


 

Parengta pagal:

Verta skaityti! Verta skaityti!
(0)
Neverta skaityti!
(0)
Reitingas
(0)
Komentarai (4)
Komentuoti gali tik registruoti vartotojai
Naujausi įrašai

Įdomiausi

Paros
58(0)
28(0)
22(5)
21(0)
12(4)
12(0)
11(0)
11(1)
Savaitės
100(5)
97(6)
77(6)
Mėnesio
161(0)
134(27)
128(0)
112(5)
111(0)