Главная Pentagonus Регистрация

Вход




Приветствую Вас Гость | RSS Воскресенье, 19.11.2017, 15:27
Ключевые слова
BLEEX, HULC, Б. Калиничев, экзоскелет

Ключевой партнёр
Академия военных наук РФ
Академия военных наук РФ

Категории каталога
Структура и организация [238]
Боевые операции [67]
Личный состав [122]
Вооружение [215]
Законы, Уставы [52]
Подготовка [151]
НИОКР [139]
Техническое обеспечение [207]
Форма, знаки различия, награды [21]
Кадры [14]
Информационное противоборство [80]
Тактика и стратегия [151]
ЗВО [1]
ТТХ [9]
ВУС [11]

Поиск


Наш опрос
The military tattoo
Всего ответов: 187
Статистика

Rambler's Top100

Онлайн всего: 17
Гостей: 17
Пользователей: 0

Top secret


Translate.Ru PROMT©
Главная » Статьи » Армия (Сухопутные войска) » НИОКР

Разработка в США экзоскелетных конструкций для военнослужащих (2017)

Разработка в США экзоскелетных конструкций для военнослужащих

Полковник Б. Калиничев

Управление перспективных исследований министерства обороны США (DARPA) в рамках создания новой боевой экипировки ведет разработку экзоскелетных конструкций, предназначенных для многократного повышения физических возможностей военнослужащего. На современном этапе НИОКР в этой области сосредоточены главным образом на поиске возможностей применения микроэлектро- и наномашинных технологий в схеме взаимодействия "человек - машина", в том числе по принципу нейронных связей, на разработке и создании новых конструкционных материалов, а также перспективных источников электропитания и др.

BLEEX (Berkeley Lower Extremity EXoskeleton)

Так, в лаборатории робототехники Калифорнийского университета создан экспериментальный образец экзоскелета нижних конечностей BLEEX (Berkeley Lower Extremity EXoskeleton).

Он представляет собой гидромеханическую конструкцию, состоящую из пары металлических опорных манипуляторов, крепящихся с внешней стороны
ног человека, и рамки. Последняя соединяется с жилетом, боевым тактическим снаряжением или бронежилетом, а также с манипуляторами таким образом, что масса переносимого груза воспринимается только элементами экзоскелета, что значительно снижает нагрузку на костно-мышечную систему человека.

Управление конструкцией осуществляется портативным компьютером через систему датчиков (более 40 единиц) и гидроусилители. Силовой блок представляет собой гидропривод с встроенным генератором, обеспечивающим электропитание всей системы.

При проведении испытаний экспериментального образца экзоскелета (масса 45 кг) с полезной нагрузкой массой 32 кг оператор затратил столько же усилий, сколько при передвижении без него с 2-кг грузом. При этом значительного ограничения естественной подвижности оператора не отмечено.

В дальнейшем предполагается увеличить мощность малошумного силового блока, а также снизить массу конструкции за счет миниатюризации деталей и сокращения количества комплектующих. Кроме того, на основе увеличения быстродействия системы управления и выбора оптимального состава необходимых элементов рассматриваются различные варианты доработки образца для обеспечения возможности совершать бег и прыжки.

В отличие от рассмотренного образца аналогичная гидромеханическая система XOS (Raytheon-SARCOS' xOS exoskeleton) фирмы "Рейтеон Саркос" позволяет оператору перемещаться бегом, совершать прыжки и даже упражняться с боксерской грушей в среднем темпе. Как заявляют разработчики, опытный образец обеспечивает снижение нагрузки при поднятии и переносе тяжестей приблизительно в 10 раз (при подъеме предмета массой около 90 кг оператор в экзоскелете затратил столько же усилий, сколько при подъеме 9 кг без него).


XOS (Raytheon-SARCOS' xOS exoskeleton)

С 2011 года проводятся испытания прототипа экзоскелета XOS-2 второго поколения. Данное устройство имеет более мощный силовой блок, меньшую массу (около 70 кг) и потребляет вдвое меньше электроэнергии, а также обеспечивает возможность передвижения оператора со скоростью более 11 км/ч.

Общим существенным недостатком систем XOS является необходимость использования для работы внешнего источника питания. При отключении электроэнергии оператор не способен
самостоятельно освободится от конструктивных элементов экзоскелета. Вместе с тем отмечается возможность эксплуатации этих устройств без существенных ограничений в условиях стационарных или оборудованных источниками электроэнергии полевых складов боеприпасов и материальных средств, ремонтных мастерских.

По результатам демонстрационных испытаний опытных образцов принято решение о производстве установочной партии и начале войсковых испытаний экзоскелета XOS-2. Кроме того, фирма "Рейтеон Саркос" преступила к НИОКР по созданию автономного варианта XOS-3.

Наиболее успешным в настоящее время признан проект экзоскелетной конструкции HULC (Human Universal Load Carrier), предназначенной в основном для подъема и переноски различных грузов (например, артиллерийских боеприпасов, узлов, агрегатов, блоков, элементов вооружения и др.). В 2009 году министерство обороны США приняло решение о переводе данной программы, реализуемой совместно фирмами "Беркли бионике", "Файр контрол" и "Локхид-Мартин", в разряд приоритетных.

Опытные образцы, представляющие собой выполненную из титана модульную гидромеханическую конструкцию массой около 25 кг, позволяют оператору переносить до 100 кг полезного груза. Литиево-полимерный аккумулятор массой 2 кг обеспечивает движение по пересеченной местности с грузом со скоростью до 5 км/ч в течение 7-8 ч или совершать непродолжительные марш-броски со скоростью около 18 км/ч. Один из вариантов комплектации экзоскелета включает специализированный кронштейн для подвески крупнокалиберного пулемета или тяжелого штурмового бронещита. Вместе с тем существенным его недостатком считается отсутствие силовых манипуляторов для рук. Открепления экзоскелета предусматривают возможность его подгонки под военнослужащих ростом от 162 до 188 см, а также быстрого приведения из походного положения в боевое и обратно (не превышает 1 мин). Для транспортировки комплекта HULC используется специализированная укупорка.


HULC (Human Universal Load Carrier)

Необходимо отметить, что все опытные образцы экзоскелетных конструкций для нижних конечностей выполнены по схеме с обратной связью и обладают сравнительно большим временем задержки. Это обусловлено прежде всего тем, что формирование управляющего сигнала на исполнительные механизмы экзоскелета осуществляется на основе показаний датчиков, фиксирующих напряжение мышц ног.

В настоящее время не найден способ снижения указанного показателя до значений, обеспечивающих использование системы без предварительной подготовки оператора (например, время начальной подготовки военнослужащего в качестве оператора экзоскелета HULC составляет 1,5-2 ч).

Для решения этой проблемы в Калифорнийском университете развернуты поисковые исследования в интересах создания экзоскелетной конструкции, управляющие сигналы которой будут формироваться на основе регистрации и анализа нервных импульсов, идущих от мозга к мышцам. Таким образом, исполнительный механизм сможет приводить в движение закрепленный на операторе манипулятор практически одновременно с движением самой конечности. В рамках указанных работ проводятся стендовые испытания экспериментального образца экзоскелета рук.

Вместе с тем наиболее перспективным, по оценке американских специалистов, направлением является разработка систем управления роботами и экзоскелетами с помощью мысленных усилий человека. Такая система, в отличие от существующей на основе датчиков и следящих приводов, позволит значительно сократить время реакции исполнительных механизмов.

В целом работы в США по созданию экзоскелетных конструкций являются одним из инновационных направлений в рамках военно-технических исследований, включая область технологий двойного назначения. Однако достигнутые к настоящему моменту результаты показывают, что массовое оснащение войск подобными системами в ближней перспективе вряд ли возможно по экономическим и практическим причинам.

Западные военные специалисты считают, что НИОКР военно-прикладного значения в этой области продолжатся, а применение экзоскелетов, скорее всего, будет возможно в системе здравоохранения для реабилитации больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата, что позволит доработать существующие системы до требований тактико-технического задания с наименьшими финансовыми затратами со стороны министерства обороны.

Зарубежное военное обозрение. 2017, №6 С. 47-49

Категория: НИОКР | Добавил: pentagonus (15.07.2017) | Автор: Полковник Б. Калиничев

Просмотров: 442 | Рейтинг: 0.0/0 |
Всего комментариев: 0

avatar


Copyright MyCorp © 2017

Рейтинг Военных Ресурсов