ПО СТРОЙТЕХНИКА
оборудование для строителей России с 1971 года

+7(499)265-0917, (499)265-0918, (499)265-0927, (800)301-0545 Сделать звонок

Практическое применение экзоскелетов в промышленности и строительстве

Верейкин А.А., МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра "Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика" УДК 621.865.8

Актуальный уровень развития техники и технологии исключает возможность создания универсального экзоскелета. Поэтому в рамках каждой области применения выделяют типовые сценарии, выполнение которых обеспечивает конкретный экзоскелет.

Типовые сценарии применения экзоскелетов

В соответствии с обозначенными в Части I областями применения, представим некоторые возможные типовые сценарии применения экзоскелетов. Необходимо понимать, что в настоящей работе указаны лишь общие описания типовых сценариев применения, в процессе разработки конкретного экзоскелета их описание должно быть углублено. В конечном итоге типовые сценарии применения должны представлять собой формульные зависимости, определяющие конфигурацию и динамику звеньев ИМ в любой момент времени.

Следует признать, что основными заказчиками научно-исследовательских и конструкторских работ в этой высокотехнологичной сфере традиционно являются военные ведомства и компании, ведущие свою деятельность в оборонно-промышленной и космических отраслях. Поэтому большая часть разработок экзоскелетов происходит в направлении военного применения и только во вторую очередь происходит их ориентация (конверсионная доработка) для гражданских и промышленных нужд. В связи с этим, при раскрытии темы, мы вынуждены в любом случае отталкиваться от концепций, связанных с разработками военных ЭС.

1. Экзоскелеты военного назначения.

  • Экзоскелет с интегрированной в конструкцию бронёй может использоваться для ведения боевых действий (экзоскелет поля боя). При этом типовым сценарием применения будет попадание в различные части тела пехотинца боеприпасов, выпущенных из стрелкового вооружения заданного калибра. Основной задачей экзоскелета при этом будет обеспечение защиты оператора, в том числе и от так называемых запреградных травм. Как показывают расчёты [1], боевая эффективность пехотинца, после снаряжения его защитной экипировкой на базе экзоскелета, может вырасти на порядок.
  • Такелажный экзоскелет может найти себе применение при подготовке к вылету летательных аппаратов (установка вооружения на узлы подвески), что особенно ценно в условиях ограниченных пространств, таких как помещения авианесущего корабля.

Рис. 1. Такелажный экзоскелет военного назначения XOS 2, Sarcos-Raytheon Company, США.

2. Экзоскелеты, обеспечивающие предупреждение и ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций.

  • Тушение пожаров в высотных зданиях. При оснащении экзоскелетом пожарные смогут быстро и без лишних физических усилий добраться до места тушения пожара. Экзоскелет должен обеспечивать передвижение оператора по лестничным пролётам и в условиях завалов. Выдвигаются повышенные требования к пожаро- и взрывозащищённости.
  • Возведение защитных сооружений при стихийных бедствиях, строительство плотин при наводнениях. Спасатели, снабжённые экзоскелетами, могут оперативно и в течение длительного промежутка времени выполнять свои функции.
  • Перенос грузов в заплечном ранце на заданные расстояния: доставка средств первой медицинской помощи, продовольствия и других грузов в недоступные для транспортных средств районы.

Рис. 2. Экзоскелет экстремального и военного назначения HULC, Lockheed Martin Corporation, США, 2009 г.

3. Экзоскелеты для применения в промышленной и строительной сфере.
Предельные физические нагрузки, выпадающие на долю рабочих-сборщиков, монтажников, строителей, приводят к большому количеству производственных травм, в том числе хронических, таких как различные формы грыж, болезни суставов, позвоночника. Широкое применение экзоскелетов в промышленном производстве, строительстве может коренным образом переломить сложившуюся ситуацию.

Рис. 3. Промышленный экзоскелет нижних конечностей, Chairless Chair, Noonee, Audi, Швейцария, Германия, 2015 г.

  • Проведение погрузочно-разгрузочных работ с помощью экзоскелета нижних и верхних конечностей, что особенно актуально при строительно-монтажных работах. Типовой сценарий применения заключается в переносе грузов на небольшие расстояния: необходимо подойти к грузу, нагнуться или присесть, закрепить груз на руках, встать, подойти с грузом к месту разгрузки, нагнуться или присесть и положить груз в нужное место.
  • Удержание массивных элементов конструкций при их монтаже или фиксация деталей при сборке агрегатов.
  • Сборка металлоконструкций, каркасов домов, несущих элементов, срубов, установка их на фундамент.
  • Укладка труб, строительство трубопроводов и других подземных коммуникаций.
  • Выкапывание траншей в условиях тяжёлого грунта и невозможности привлечения специальной строительной техники или оборудования.
  • Строительство железнодорожных путей, кабельных сетей, особенно в ограниченных пространствах, где не может работать тяжёлая строительная техника (например, шахты, бункеры и другие подземные сооружения).
  • Использование для работ на ручном вибрационном инструменте (отбойный молоток, трамбовочная машина, дорожно-строительные виброплиты) экзоскелета нижних и верхних конечностей способно предотвратить развитие вибрационной болезни [2]. Необходимо проработать возможность использования экзоскелета верхних конечностей, обеспечивающего эффективное демпфирование колебаний инструмента.
  • Монтаж и демонтаж строительного оборудования.
  • Монтаж-демонтаж щитовой опалубки, опалубочных систем.
  • Дорожное строительство, работа коммунальных служб.

Рис. 4. Промышленный экзоскелет нижних конечностей, Colexo 1.0, RB3D, Colas, Франция, Швейцария, 2014 г.

4. Экзоскелеты для медицинского применения.

  • Обеспечение реабилитации пациентов: антропоморфная ходьба.
  • Экзоскелет, способный передвигаться по ровной, слабо пересечённой местности и по лестницам, является хорошей альтернативой инвалидному креслу.

Критические атрибуты и параметры экзоскелетов

В соответствии с областями применения и предложенными типовыми сценариями применения, выделим критические атрибуты и соответствующие им параметры экзоскелетов. Атрибуты определены совокупностью параметров ИМ экзоскелета.
Рассматриваемые атрибуты, на качественном уровне отражающие тактико-технические характеристики экзоскелетов, приведены в таблице 1.

Атрибут
1 Автономность
2 Грузоподъёмность
3 Время реакции системы управления
4 Масса
5 Габариты
6 Средняя потребная мощность
7 Обеспечение выполнения основных функций в условиях деградации ресурсов оператора
8 Эргономичность
9 Время, затрачиваемое оператором на приведение экзоскелета в состояние полной готовности
10 Заметность (визуальная, радиозаметность)
11 Акустическое воздействие (на оператора и окружающую среду)
12 Возможность экстренного снятия с оператора
13 Бронезащищённость
14 Пожарозащищённость
15 Взрывозащищённость

Таблица 1. Рассматриваемые атрибуты и параметры экзоскелетов

1. Для военного экзоскелета поля боя критическими являются следующие атрибуты:

  • автономность;
  • заметность;
  • акустическое воздействие;
  • время реакции системы управления;
  • масса и габариты;
  • эргономичность;
  • бронезащищённость;
  • пожарозащищённость;
  • взрывозащищённость;
  • возможность экстренного снятия с оператора;
  • обеспечение выполнения ряда важнейших функций, таких как обеспечение подвижности, в условиях деградации ресурсов оператора (критический уровень усталости, травма, ранение и т.п.);
  • время, затрачиваемое оператором на приведение экзоскелета в состояние полной готовности;
  • средняя потребная мощность.

Наиболее важными атрибутами такелажного экзоскелета являются:

  • грузоподъёмность;
  • эргономичность;
  • пожарозащищённость;
  • средняя потребная мощность

Автономность не является критическим атрибутом, так как для выполнения ряда типовых сценариев, таких как подготовка к вылету летательных аппаратов, возможно привлечение внешней силовой установки.

2. Критическими атрибутами экзоскелетов, обеспечивающих предупреждение и ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций, являются:

  • грузоподъёмность;
  • пожарозащищённость;
  • взрывозащищённость;
  • эргономичность;
  • средняя потребная мощность;
  • возможность экстренного снятия с оператора

Автономность не является непременным атрибутом, так как для разбора завалов и ряда других операций могут привлекаться и неавтономные экзоскелеты.

3. Критическими атрибутами для промышленных и строительных экзоскелетов являются:

  • грузоподъёмность;
  • эргономичность;
  • средняя потребная мощность

На диаграмме (рис. 5) дана оценка значимости рассматриваемых атрибутов (таблица 1) для промышленных экзоскелетов. Оценка атрибутов дана по четырёхбалльной шкале (от 0 до 3):

0 - нет необходимости в атрибуте;
1 - желательный атрибут;
2 - важный атрибут;
3 - критический атрибут.

Рис. 5. Диаграмма балльной оценки значимости рассматриваемых атрибутов для промышленного, в т.ч. строительного экзоскелета.

4. Экзоскелеты для медицинского применения должны обладать такими атрибутами, как:

  • обеспечение выполнения ряда важнейших функций в условиях деградации ресурсов оператора;
  • масса и габариты;
  • эргономичность

Очевидно, что наиболее высокие требования предъявляются экзоскелету поля боя. Это обосновано, с одной стороны, экстремальной областью применения, а с другой, - тем, что практически каждый параметр экзоскелета этого типа непосредственным образом влияет на жизнь и здоровье оператора.

Актуальное состояние разработок ЭС

Автономный экзоскелет нижних конечностей BLEEX (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton) [3-6], разработанный в лаборатории робототехники и эргономики Калифорнийского университета Беркли (Berkeley Robotics & Human Engineering Laboratory) в 2004 г., и предназначенный для военного применения, представлен на рис. 6. BLEEX, безусловно, стал одним из пионерских проектов за счёт применения системы электрогидравлических приводов, силового управления и наличия бортовой силовой установки на базе ДВС. Грузоподъёмность ИМ не превышает 32 кг. Этот экзоскелет рамного типа принадлежит к классу комбинированных, так как усилены только наиболее нагруженные сочленения. Степени подвижности, не оснащённые приводами, снабжены упругими элементами для уменьшения нагрузок на человека. Это можно проследить на примере голеностопного сочленения, представленного на рис. 7 [3].

 

Рис. 6. Автономный экзоскелет нижних конечностей BLEEX, Berkeley Robotics & Human Engineering Laboratory, США, 2004 г.

Рис. 7. 3-D модель голеностопного сочленения экзоскелета BLEEX

Неавтономный экзоскелет с ИМ рамного типа XOS 2 (рис. 8) [7], разработанный подразделением Sarcos компании Raytheon (США) в 2010 г., также является прорывным проектом. XOS 2 - первый экзоскелет с усиленными нижними и верхними конечностями. В качестве исполнительных приводов использованы электрогидравлические привода, реализовано силовое управление. Грузоподъёмность этого такелажного экзоскелета военного назначения - порядка 90 кг. На рис. 1 представлен один из возможных сценариев применения XOS 2 - установка вооружения на узлы подвески летательных аппаратов [8].

 

Рис. 8. Неавтономный экзоскелет нижних и верхних конечностей XOS 2, Sarcos-Raytheon Company, США, 2010 г.

Гражданский экзоскелет Body Extender (Рис. 9) предназначен для аварийно-спасательных, промышленных и строительных работ. Имеет 22 степени подвижности, управляемые электроприводами. Каждая рука может поднимать до 50 кг. Масса ИМ составляет 160 кг. [9]

 

Рис. 9. Неавтономный экзоскелет нижних и верхних конечностей, Body Extender, PERCRO laboratory of Scuola Superiore Sant'Anna, Италия, 2011 г.

На рис. 10 представлен отечественный автономный экзоскелет нижних конечностей ExoAtlet [10-13], предназначенный для медицинского применения, разработанный совместно НИИ Механики МГУ им. М.В. Ломоносова и компанией Экзороботикс в 2015 г. Изменение угловых координат в сочленениях ИМ происходит за счёт электромеханических приводов, получающих питание от аккумуляторной батареи. Наиболее существенным недостатком данного экзоскелета является программное управление, т.е. по сути отсутствие обратной связи ИМ с оператором.

Рис. 10. Автономный экзоскелет нижних конечностей ExoAtlet, НИИ Механики МГУ и Экзороботикс, Россия, 2015 г.

Автономный экзоскелет нижних и верхних конечностей HAL 5 (Hybrid Assistive Limb) [14, 15], разработанный корпорацией Cyberdyne (Япония) в 2012 г., представлен на рис. 11. Приоритетными областями применения HAL являются медицина, строительство и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. ИМ рамного типа оснащён системой электроприводов, сигналы управления экзоскелетом получают на основе регистрации биопотенциалов на поверхности тела оператора. В качестве источника энергии используется аккумуляторная батарея. Заявленная грузоподъёмность HAL составляет 70 кг. Автономность, метод управления и отсутствие узкой ориентированности на какую-либо одну область применения существенно выделяет HAL на фоне аналогичных проектов.

Рис. 11. Автономный экзоскелет нижних и верхних конечностей HAL, Cyberdyne Corporation, Япония, 2012 г.

Консорциумом из 12 научно-исследовательских институтов и коммерческих предприятий из 7 стран Европы, начиная с 2013 г., разрабатывается экзоскелет нижних и верхних конечностей Robo-Mate [16, 17], предназначенный для применения в промышленности. Координатором проекта является профессор Wernher van de Venn, занимающий пост главы института мехатронных систем (Institute of Mechatronic Systems), входящего в состав Цюрихского университета прикладных наук (Zurich University of Applied Sciences). В число основных задач Robo-Mate входит защита спины оператора от повреждений, поддержка осанки и снижение нагрузок при поднятии оператором тяжёлых грузов. В 2015 г. был создан первый прототип Robo-Mate. Оператор, снаряжённый этим экзоскелетом, поднимает груз массой 15 кг, развивая при этом усилия, необходимые для поднятия груза массой 1.5 кг. Когда оператор стоит на месте с прямыми ногами, сочленения ног ИМ блокируются таким образом, что человек может удерживать своё положение, не прилагая существенных усилий. На рис. 12 представлен прототип пассивного экзоскелета верхних конечностей, изготовленный в процессе реализации проекта Robo-Mate.

Рис. 12. Пассивный экзоскелет верхних конечностей Robo-Mate, Европейский союз, 2015 г.

Фирмой Ekso Bionics (США) разрабатывается ряд экзоскелетов, ориентированных на военное, медицинское и строительное применение [18-21]. На рис. 13 показан строительный экзоскелет нижних конечностей пассивного типа, представленный в 2015 г. Одной из ключевых особенностей этого ИМ рамного типа является то, что в момент, когда оператор стоит на месте, коленные сочленения блокируются, что позволяет уменьшить нагрузку на оператора в процессе выполнения работ. Необходимо отметить, что экономические расчёты, проведённые разработчиком [18], подтверждают рентабельность применения Exo Works, что во многом объясняется большим размером выплат работнику, получившему производственную травму, установленным американским законодательством.

Рис. 13. Пассивный экзоскелет нижних конечностей Ekso Works, Ekso Bionics, США, 2015 г.

Американская корпорация Lockheed Martin в 2014 г. представила пассивный экзоскелет нижних конечностей Fortis [21] для применения в промышленности. Внешне и по своим параметрам Ekso Works очень похож на Fortis (рис. 14). Вопрос, кому принадлежит приоритет в разработке остаётся открытым, несмотря на то, что Fortis был представлен ранее Ekso Works.

Рис. 14. Пассивный экзоскелет нижних конечностей Fortis, Lockheed Martin, США, 2014 г.

Компания Daewoo (Южная Корея) разработала автономный экзоскелет нижних конечностей (рис. 15) [22], ориентированный на применение в судостроении и машиностроении. Грузоподъёмность ИМ рамного типа составляет 30 кг, при этом можно работать только с парамагнетиками, так как в качестве рабочего органа для подъёма груза используется электромагнит. Силовые приводы - электрогидравлические, в качестве источника энергии используются аккумуляторные батареи. Разработчик намерен в дальнейшем совершенствовать технические характеристики экзоскелета.

Рис. 15. Автономный экзоскелет нижних конечностей, Daewoo, Южная Корея, 2013 г.

Экзоскелет Chairless Chair (Рис. 3, 16) разработан швейцарским стартап-проектом Noonee в сотрудничестве с Audi [23]. Он позволяет рабочему выбирать и фиксировать с помощью гидравлического устройства, работающего по принципу демпфера, положение своего тела, существенно уменьшая физические усилия, необходимые для поддержания выбранного положения. Помимо этого, Chairless Chair помогает оператору поддерживать правильную осанку при выполнении сборочных операций. ИМ крепится к бёдрам, коленям и лодыжкам оператора, его масса составляет 2.4 кг, силовые элементы каркаса изготовлены из углеродного волокна. В феврале 2015 г. первые три прототипа экзоскелета были отправлены на испытания на завод Audi в Неккарзульме (Neckarsulm).

Рис. 16. ЭС Chairless Chair, Noonee, Германия.

На рис. 17 показан неавтономный активный экзоскелет нижних и верхних конечностей Power Loader [24], представленный подразделением ActiveLink компании Panasonic (Япония) в 2010 году. ИМ экзоскелета оснащён электромеханическими приводами. Также разработана облегченная автономная версия для медицинского применения. В числе недостатком этого экзоскелета можно упомянуть отсутствие бортовой силовой установки, большие габариты и массу. Но наиболее существенным недостатком является неантропоморфный тип конструкции.

Рис. 17. Неавтономный экзоскелет нижних и верхних конечностей, Power Loader, ActiveLink (Panasonic), Япония, 2010 г.

Автономный экзоскелет спины AWN-02, разработанный компанией ActiveLink [25], показан на рис. 18. Экзоскелет предназначен для строителей и рабочих складских подразделений. Он помогает оператору разгибаться и сгибаться, удерживая груз в руках. Масса AWN-02 немного превышает 7 кг (без учёта батарей), а грузоподъёмность - 15 кг. Время автономной работы от одной литий-ионной батареи - 150 мин. К настоящему времени разработана более совершенная модель экзоскелета спины [26]. Помимо уменьшения массы на 1 кг, достигнутого за счёт применения в конструкции ИМ углеродного волокна, усовершенствованная модель отличается увеличенным до 8 часов временем автономной работы.

Рис. 18. Автономный экзоскелет спины, AWN-02, ActiveLink (Panasonic), Япония, 2015 г.

Французская компания RB3D, разрабатывающая экстремальные экзоскелеты Hercule по заказу Генерального директората по вооружениям Франции (Direction generale de l'armement), создала также промышленную версию автономного активного ЭС для нижних конечностей (рис. 19) [27]. Дополнительно к этому, совместно с швейцарской фирмой Colas создан прототип промышленного экзоскелета нижних конечностей, Colexo 1.0 (рис. 4), который также является по сути гражданской версией военного ЭС Hercule [28].

Рис. 19. Гражданская версия для промышленного применения военного экзоскелета RB-3D Hercule, Франция.
Другие примеры экзоскелетов, применяемых в промышленности: Рис. 20, 21, 22, 23

 

Квази-экзоскелеты

В отдельную группу следует выделить несколько реализованных проектов и концептуальных разработок, которые не являются экзоскелетами в полном смысле, и которые, очевидно, корректнее было бы называть - квази-экзоскелеты. К ней относятся машины, в исполнительных механизмах которых реализованы концепции робототехники, но управление осуществляется устройствами экзоскелетного типа, т.е. основанными на биомеханике оператора и обеспечивающими параллельные связи с ИМ. Некоторые специалисты также используют термин консольные экзоскелеты.

Погрузочный робот Guardian GT - Big Arm (рис. 24) [29], разработанный подразделением Sarcos компании Raytheon (США) в 2011 г. на базе гусеничного шасси компании Ditch Witch, имеет в своём составе копирующую установку в виде экзоскелета верхних конечностей. Он заслуживает внимания благодаря своим высоким техническим характеристикам: реализовано силовое очувствление, грузоподъёмность составляет порядка 180 кг (в качестве силовых приводов использованы электрогидравлические приводы), скорость передвижения шасси робота в пространстве превышает 6 км/ч. Использование гусеничного шасси позволило разработчикам уйти от проблем, связанных с реализацией походки.
Разработчик предполагает использовать такой погрузчик не только в строительстве и промышленности, но и для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и работы в опасных средах, так как оператор может располагаться на значительном удалении от места проведения работ.

 

Рис. 24. Роботизированный погрузчик на базе гусеничного шасси, управляемый экзоскелетом верхних конечностей, Guardian GT - Big Arm, Sarcos-Raytheon, США, 2011 г.

Робототехнический комплекс Prosthesis [30] (рис. 25), разрабатывается командой волонтёров под руководством канадского дизайнера Jonathan Tippett. Механизм сочетает в себе копирующую установку экзоскелетного типа и дистанционно управляемый робот в качестве исполнительного устройства. В конечном итоге планируется создать четырёхногий шагающий робот, управляемый оператором, находящимся внутри робота.

Рис. 25. Испытания робототехнического комплекса в составе робота и копирующей установки экзоскелетного типа, Prosthesis, Sarcos-Raytheon, Канада, 2014 г.

Аварийно-спасательный робот T-52 Enryu (рис. 26, 27) разработан японской компанией Tmsuk при сотрудничестве с университетом Киото (Kyoto University), Пожарным Управлением Китакюсю (Kitakyushu Fire Department) и Японским Национальным Исследовательским Институтом Пожара и Стихийных бедствий в Токио (Japan's National Research Institute of Fire and Disaster in Tokyo) [31, 32]. Его предназначение - проведение аварийно-спасательных работ. Робот может управляться как из кабины, так и удалённо, благодаря наличию системы видеонаблюдения и элементам управления экзоскелетного типа.

Рис. 26, 27. Аварийно-спасательный робот с управлением экзоскелетного типа T-52 Enryu, компания Tmsuk, Япония.

Строительные экзоскелеты

Типовые сценарии применения строительных экзоскелетов, предъявляемые к ним характерные требования, а также обзор современных разработок по данной тематике приведены выше. Можно заметить, что подавляющее большинство сценариев применения строительных и вообще промышленных экзоскелетов ориентировано на перенос грузов. При этом автономность экзоскелета не является критическим параметром.

Преимущества внедрения

Внедрение экзоскелетов в промышленно-строительную сферу может обеспечить ряд преимуществ:

  • увеличение интегральной функции работоспособности оператора за счёт выполнения большего количества действий в единицу времени и расширения физических возможностей в части грузоподъёмности;
  • радикальное улучшение условий труда, снижение травмоопасности производства;
  • экономический эффект за счёт уменьшения потребного количества рабочих и увеличения безопасности труда (уменьшение количества выплат, связанных травмами на производстве);
  • компании, использующие технологии такого уровня в производственном процессе, обеспечивают себе серьёзные репутационные преимущества. Этот факт может служить основой масштабной рекламной кампании.

Основные проблемы на этапах разработки и внедрения

Сложности и проблемы, встающие на пути разработки и внедрения промышленного и строительного экзоскелета:
1. Известно, что у тела человека 244 степени подвижности. Полностью повторить биомеханику человека при актуальном уровне развития техники и технологии не представляется возможным. Таким образом, экзоскелет в любом случае накладывает существенные ограничения на подвижность оператора.
2. Остро стоит проблема создания совершенных приводов. Электрогидравлические, электромеханические и электропневматические приводы отстают по своим удельным характеристикам от мышц человека в заданных габаритах, причём не только в части создаваемых усилий, но и в части потребной мощности. На сегодняшний день наиболее перспективным направлением являются искусственные мускулы на основе высокомолекулярных соединений.
3. Проблема создания совершенной системы управления с обратной связью от оператора, обеспечивающей устойчивое интуитивно понятное пропорциональное управление.
4. Проблема увеличения автономности робота может быть решена за счёт создания энергоэффективных алгоритмов управления ИМ, системы энергоэффективных приводов, совершенных силовых установок и источников энергии с высокой плотностью энергии.
5. Необходимость разработки и внедрения принципиально новых норм техники безопасности.
6. Повышение требований к квалификации рабочих.

Облик перспективного промышленного и строительного экзоскелета

В соответствии с приведённой классификацией экзоскелетов и диаграммой, показанной на рис. 5, перспективный строительный экзоскелет должен характеризоваться следующим набором параметров (перечислены в порядке уменьшения значимости):
максимальная грузоподъёмность;

  • высокая эргономичность конструкции;
  • минимальная средняя потребляемая мощность;
  • время автономной работы, соответствующее одной рабочей смене;
  • приемлемое время реакции системы управления;
  • небольшие масса и габариты;
  • приемлемый уровень пожарозащищённости;
  • приемлемый уровень акустического воздействия на оператора и окружающую среду

Такому набору параметров наилучшим образом соответствует экзоскелет с приведёнными в таблице 2 классификационными признаками.

Таблица 2. Классификационные признаки перспективного промышленного экзоскелета

 Принцип классификации  Классификационный признак
1 Тип ИМ Может быть как рамным, так и капсульным
2 Наличие усиленных сочленений Комбинированный
3 Наличие бортового источника энергии Автономный
4 Анатомическая локализация усиленных сочленений Нижние и верхние конечности
5 Вид силовых приводов Электрогидравлические приводы или искусственные мускулы на основе полимеров
6 Способ получения управляющих сигналов Силовое управление с возможностью реализации программно заданных движений для выполнения рутинных действий. Предварительная юстировка системы управления на основе сигналов электроэнцефалограммы головного мозга
7 Тип силовой установки и источника энергии ДВС или, в качестве альтернативы, батарея топливных элементов

 

Заключение

Внедрение промышленных, в том числе, строительных экзоскелетов в производственный процесс, безусловно, не является задачей критической важности для предприятий и компаний, ведущих свою деятельность в отраслях машиностроения, горно-перерабатывающей, металлургической, строительной и близких. Однако даже ограниченное применение промышленных экзоскелетов способно обеспечить существенные преимущества, среди которых можно особо выделить радикальное улучшение условий труда, повышение безопасности производства, увеличение интегральной функции работоспособности рабочих, снаряжённых экзоскелетами, а также существенные репутационные преимущества. Все эти преимущества, в конечном счёте, неизбежно выльются в существенный экономический эффект, который обещает быть прямо пропорциональным широте внедрения экзоскелетов в производственный процесс.

Требования, предъявляемые к перспективным промышленным экзоскелетам, являются принципиально выполнимыми с учётом актуального уровня развития техники и технологии. Среди факторов, определяющих актуальность использования экзоскелетов в промышленности и строительстве на первое место выходят экономические факторы, а также возможность значительного уменьшения травмоопасности производства.



<< Биогаз, как единое решение для задач энергетики и экологии | К вопросу применения экзоскелетов в промышленной и строительной сфере - история разработок, виды, классификация >>


На главную Архив: раздел специалиста строителя


Соpуright ПО «Стройтехника» Копирование материалов сайта запрещено. См. Раздел о защите авторских прав, условиях использования ресурса и сотрудничества.