Humanos biônicos: tecnologia exoesqueleto é limites redefinindo

Dentro Limite do amanhã,

um filme aclamado pela crítica de ficção científica lançado neste verão, os soldados combater alienígenas com exoesqueleto energizado que aumentam a sua força, velocidade e agilidade. Na tela de prata, ao lado de explosões e inimigos sobrenaturais, as idéias parece ser uma invenção de Hollywood - mas é mais próximo da realidade do que você pensa.

pesquisa Exoskeleton está em andamento há mais de um século, resultando em uma série de protótipos viáveis. Surpreendentemente, porém, eles se concentrar menos na força super-humana e mais na melhoria da resistência e qualidade de vida. Pesquisadores no campo ver o futuro como uma maratona em vez de um sprint.4 Tecnologias que poderia mudar o mundo4 Tecnologias que poderia mudar o mundoAgora é um momento muito excitante para estar vivo, como ciência e tecnologia hurtles humanidade frente a taxas incríveis. Quem teria pensado há dez anos que teríamos um toque acesso a todos ...consulte Mais informação

Exo-História

exoesqueletos humanos apareceram em histórias de ficção científica desde os anos 1950, mas o primeiro exoesqueleto verdadeira foi inventado mais de meio século antes pelo inventor russo Nicholas Yagn. Apesar de seu país de residência, ele decidiu arquivar uma patente no Escritório de Patentes dos Estados Unidos em 1890. Ele descreveu a sua invenção como:

[...] um número de molas adaptadas para suportar o peso de todo o corpo e armazenar e acumular a energia exercida desse modo, em conjunto com a potência exercida pelo impulso de tal peso morto quando em movimento. - Nicholas Yagn, inventor

Seu exoesqueleto também usou “acumuladores de líquido comprimido” para armazenar energia. De acordo com Nicholas, sua invenção deu aos usuários uma melhor mobilidade e reduziu a pressão de correr e saltar sobre o corpo. Desculpe, vapor-punk FÃS este não foi máquina de morte acionada por engrenagem.

O primeiro exoesqueleto energizado, chamado de Hardiman, foi desenvolvido pela General Electric no final dos anos 1960. Maciça e brutal, o terno parecia muito com os maciços de batalha fatos imaginados por sci-fi autores. Ele foi concebido para amplificar substancialmente a força de um utilizador, mas os inventores não completamente pregado para baixo os controlos e os requisitos de energia. Como se afirma no relatório final do projeto:

O problema interface homem-máquina no protótipo Hardiman I tem sido um grave. O ganho de potência elevada, a complexidade do sistema de multi-articulado e o acoplamento íntimo do homem e máquina impôs muitas restrições de projeto e fez pesadas exigências sobre a tecnologia existente.

O fracasso de Hardiman demonstrou a extrema dificuldade de desenvolver um exoesqueleto com a tecnologia daquela época. Outra tentativa não foi feita até o início dos anos 1990, quando pesquisadores da Kawasaki começou a trabalhar no Poder Assist Suit, um exoesqueleto projetado para ajudar os profissionais médicos mover pacientes imóveis.

Uma explosão de um novo desenvolvimento ocorreu após a virada do século. empresa japonesa Cyberdyne introduziu o conceito exoesqueleto HAL-3, Berkeley desenvolveu um exoesqueleto parte inferior do corpo chamado BLEEX para ajudar soldados transportar cargas pesadas por longas distâncias, e Honda montou um par de exoesqueletos inferiores do corpo projetado para pessoas parcialmente móveis que poderiam precisam de um bengala ou andador.

Ligando

O projeto Hardiman não é o tipo de terno a maioria das pessoas pensa quando disse para imaginar um exoesqueleto. Muitos de nós recordar imagens de ficção, como o famoso exoesqueleto pilotado por Sigourney Weaver (ou melhor, o dublê escondida atrás dela) em aliens.

Um exoesqueleto maciça pode certamente wow uma audiência, mas o seu uso prático é limitado. Baterias ainda falta a resistência necessária para alimentar uma máquina bestial por longos períodos de tempo, e um grande exoesqueleto não faz muito uma empilhadeira, guindaste ou outro veículo já não pode alcançar. exoesqueletos modernos concentrar em melhorar os seres humanos em formas práticas que podem ser de uso todos os dias em uma variedade de situações.

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Um dos modelos mais recentes é a carga portador Universal Humano, ou HULC, um exoesqueleto militar projetado pela Lockheed-Martin para aumentar consideravelmente as capacidades físicas dos soldados. A idéia básica, como dito pelo gerente de programa Jim Ni e detalhada em um comunicado de imprensa da empresa, é aumentar a resistência e força ao mesmo tempo, diminuindo o risco de lesões.

Ele [HULC] permite soldados para fazer coisas que não pode fazer hoje, ajudando a protegê-los de lesões músculo-esqueléticas. - Jim Ni, programa HULC gerente

Isso não soa muito diferente dos benefícios Nicholas Yagn reivindicadas por seu exoesqueleto mais de um século atrás, mas a tecnologia moderna significa que os investigadores podem perceber melhor a idéia. HULC pode ajudar soldas transportar cargas de até 200 libras sobre vários terrenos, minimizando o risco de lesões que poderiam retardar um soldado no campo. Baterias alimentar o exoesqueleto, que pesa mais de cinqüenta libras, e a vida pode se estender até 72 horas com equipamento especial.

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Mas Lockheed-Martin não é a única empresa neste campo. Raytheon passou os últimos oito anos desenvolvendo o XOS, que espera para preencher o mesmo papel que o HULC. Ao contrário do seu competidor, no entanto, o XOS cobre uma parte substancial do corpo superior e inferior do utilizador. Seus inventores citar uma capacidade de carga máxima semelhante de pelo menos 200 libras, mas o reforço da força se estende para os braços, que podem conter até cinqüenta libras com pouco esforço.

Não apenas para soldados

No Japão, por sua vez, Cyberdyne tem continuado desenvolvimento da sua HAL-5 exoesqueleto. Ao contrário de seus pares americanos, este dispositivo é construído para uso civil em vez de militar. A empresa está pesquisando vários modelos para uso por trabalhadores industriais, de resposta a desastres profissionais pessoais e médicas.

Um modelo de membros inferiores projetado para ajudar a reabilitar pessoas com problemas de mobilidade relacionados com a lesão foi aprovado para uso na Europa e está sendo usado em ensaios clínicos. O primeiro julgamento, concluído em abril deste ano, sugere o exoesqueleto fornece uma “melhoria muito significativa” para a mobilidade quando usado e também, com o tempo, melhora a capacidade do mesmo paciente para mover sem o exoesqueleto. Apenas oito pacientes eram uma parte do estudo, no entanto, assim que mais trabalho precisa ser feito para confirmar os benefícios de Hal.

Outra exoesqueleto civil recebendo atenção é o ReWalk, um exoesqueleto parte inferior do corpo que se encaixa um papel semelhante ao do HAL. O ReWalk utiliza motores de perna de baixa potência para auxiliar na mobilidade, oferecendo todo o dia a vida da bateria. Ao contrário do HAL, o ReWalk deve ser usado com bastões, mas é também mais ao longo do seu desenvolvimento e foi aprovado em vários países. O ReWalk pode ser usado para a reabilitação ou podem ser comprados para uso pessoal como uma alternativa para uma cadeira de rodas ou scooter powered.

Baterias não incluídas

FORTIS, o que só começou a testar este ano, é o mais novo exoesqueleto da Lockheed-Martin. Embora a primeira rodada de testes está sendo conduzida pela Marinha, este exoesqueleto, ao contrário HULC, destina-se apenas para uso civil. Isso reforça o corpo do usuário, reduzindo a pressão de lidar com as ferramentas pesadas mecânica Marinha muitas vezes usam para reparar navios.

Ao usar o exoesqueleto FORTIS, os operadores podem segurar o peso dessas ferramentas pesadas por longos períodos de tempo com redução da fadiga. - Adam Miller, diretor de novas iniciativas, Lockheed-Martin

Embora ela não tem baterias, o Fortis tem habilidades impressionantes. Ele pode ajudar os usuários a armazenar até 36 libras “sem esforço”. Isso pode não parecer muito no início, mas lembre-se que a mecânica usar tais ferramentas para horas todos os dias. Qualquer peso substancial pode se tornar cansativo depois de alguns minutos. O exoesqueleto também ajuda a transferir essas cargas no chão, reduzindo a tensão nas costas e nas pernas do utilizador.

Este tipo de exoesqueleto, se tal se revelar bem sucedida, poderia ser um grande benefício para a construção e trabalhadores industriais que têm de levantar cargas modestas repetidamente ao longo do dia. Os acidentes de trabalho ainda são comuns nestes domínios e, ao longo do tempo, pode reduzir significativamente a qualidade de vida para os veteranos desses campos.

falta de poder do Fortis também reduz a complexidade e custo, tornando a idéia mais palatável para a implantação em larga escala. Com o que disse, no entanto, o Fortis ainda é muito cedo em seu desenvolvimento- foi anunciado pela primeira vez no mês passado. A maioria dos outros projetos exoesqueleto tem estado em desenvolvimento há anos, e em alguns casos décadas, de modo que este projeto ainda tem um caminho a percorrer.

Ainda Humano, mas melhor

O foco do exoesqueleto moderna mudou de aumentar a força e velocidade para melhorar a resistência. Neste sentido, o objetivo não é fazer-nos muito mais rápido ou mais forte do que antes, mas em vez de nos fazer mais durável e melhorar a nossa qualidade de vida. Enquanto não é glamourosa, esta abordagem fazer sensorial conquistamos elevação de cargas pesadas com a empilhadeira.

Lesões e cansaço, porém, são inimigos que temos ainda para derrotar. Um, soldado ferido cansado é provável retardar sua unidade inteira e é menos capaz de responder às ameaças, e uma estimativa 2,013 encontrados on-the-job lesões custar até US $ 250 bilhões por ano nos Estados Unidos sozinho. Reduzindo o esforço e aumentar a resistência pode beneficiar a todos de infantaria na batalha para os trabalhadores da saúde pacientes entre camas em movimento, então nós provavelmente verá exoesqueletos continuar esta nova abordagem na próxima década. Exoesqueletos não vai dar-nos força super-humana e velocidade impressionante - pelo menos não tão cedo. Mas eles vão nos ajudar a viver mais tempo, uma vida melhor.Como a tecnologia podem estar influenciando Evolução HumanaComo a tecnologia podem estar influenciando Evolução HumanaNão há um único aspecto da experiência humana que não tenha sido tocado pela tecnologia, incluindo nossos próprios corpos.consulte Mais informação