По материалам сайта Expskeleton report. Перевод языкового центра Old School.

Что представляет собой постоянно растущая индустрия экзоскелетов в 2016 году и как, прежде всего, следует толковать сам этот термин? На протяжении всего 2016 года индустрия экзоскелетов демонстрирует беспрецедентные темпы роста. Не проходит и пары месяцев, чтобы одна-две исследовательские группы не запустили старт-ап или маленькая компания, занятая в производстве экзоскелетов, не стала достаточно заметной, чтобы выйти на международный уровень. Более старые и респектабельные производители продолжают изыскивать дополнительные возможности для применения экзоскелетов и выпускать принципиально новые либо модифицированные модели.

В связи со стремительным ростом отрасли особое значение приобретают вопросы, связанные с поиском её определения и разработкой отраслевой структуры. В этой статье мы рассмотрим следующие темы:

• Термин «индустрия экзоскелетов» получил широкое распространение, но каково его значение?
• В каких областях находят применение экзоскелеты?
• Как выглядит отрасль в 2016 году?
• Как появилась используемая в ней терминология?

Что такое «индустрия экзоскелетов»

В настоящее время термин «экзоскелет» является основным для обозначения всех видов носимых устройств, которые обеспечивают что-то вроде физического взаимодействия с человеком, надевающих их. Экзоскелет может значительно увеличить силу, создать целенаправленную помеху для выполнения некоторых действий или перенести на себя вес предмета, который человеку иначе пришлось бы выдерживать самостоятельно.

Термины «экзоскелет» и «индустрия экзоскелетов» являются обобщающими понятиями.

Экзоскелеты относятся к категории носимых устройств. Однако термин «носимые устройства» является слишком общим и включает все виды электронных устройств и гаджетов (например, Fitbit), которые не обеспечивают физическое взаимодействие с пользователем. Экзоскелеты также могут быть отнесены к робототехнике, но существует большое количество пассивных экзоскелетов, которые основаны исключительно на принципах биомеханики и не имеют электронной начинки. Носимые роботизированные устройства имеют полностью механизированный ортопедический аппарат и пластику (съемные механические ноги и руки), но к ним нельзя отнести пассивные экзоскелеты и, наоборот, данная категория включает слишком большое количество устройств, которые не являются экзоскелетами. Наконец, экзоскелеты подпадают под определение эргономики, но и этот термин слишком широк, чтобы быть достаточно содержательным.

В течение нескольких лет термин «биомехатроника» пользовался большой популярностью для обозначения индустрии экзоскелетов. Биомехатроника — это синтез биологии, машиностроения и электротехники. Однако и он впал в немилость по мере того, как стало выпускаться всё больше и больше пассивных экзоскелетов.

На текущем этапе развития производство экзоскелетов следует расположить на стыке между биологией и механикой (биомеханикой). Механизированные экзоскелеты задействуют в том числе электронику и находятся на перекрестке всех трех областей.

Как выглядит индустрия экзоскелетов в 2016 году?

Сегодня индустрию экзоскелетов можно разделить на четыре категории или подгруппы: промышленные, медицинские, военные и коммерческие экзоскелеты. Эти четыре подгруппы могут быть дополнительно детализированы по типу и назначению устройств.

Промышленные экзоскелеты

Носимые роботизированные устройства, разрабатываемые для использования в промышленных целях, являются наиболее быстрорастущим сегментом в производстве экзоскелетов. Экзоскелеты для работы и промышленности могут использоваться на стройках, в сухих доках, на фабриках, складах и даже в операционных. В недавней презентации Центра носимых роботизированных устройств доктор Джозеф Хитт описал экзоскелеты для промышленности и строительства как наиболее «доступный» сегмент рынка. Их можно разделить на 6 категорий: экзоскелеты для поднятия тяжестей, экзостулья, экоскелеты для поддержки спины, перчатки-контроллеры, полноразмерные экзоскелеты для всего тела, а также роботизированные дополнительные конечности. Подробнее смотрите: «22 экзоскелета для работы и промышленности, представленные в разрезе 6 категорий».

Медицинские экзоскелеты

Носимые роботизированные устройства, разработанные для использования в целях реабилитации или компенсации нарушенных функций человеческого тела, являются вторым по возрасту сегментом индустрии экзоскелетов. Первый работающий медицинский экзоскелет был создан на базе Института им. Михайло Пупина в Белграде, Югославия (совр. Сербия). Важнейшим открытием стало доказательство того, что экзоскелеты могут точно воспроизводить одно и то же движение тысячи раз подряд. Это свойство позволяет пациентам, носящим экзоскелет, совершать больше повторов при выполнении физических упражнений за тот же промежуток времени, достигая при этом большей стабильности. Кроме того, последние по времени примеры подтверждают, что медицинские экзоскелеты могут обеспечить значительно более эффективную реабилитацию. Новейшие программные продукты для экзоскелетов не дают пользователям превратиться в «пассивных имитаторов» при выполнении упражнений. Пациенты должны принимать правильное исходное положение и не получают поддержку до тех пор, пока не выполняют первое действие физического упражнения самостоятельно.

Подгруппу медицинских экзоскелетов можно разделить на шесть частей: стационарные для нижней части тела; стационарные для верхней части тела, предназначенные для реабилитации кистей и пальцев рук; стационарные для реабилитации и компенсации нарушенных функций нижней части тела; а также мобильные экзоскелеты для верхней части тела. Для более детального знакомства смотри: «42 медицинских экзоскелета, представленные в разрезе 6 категорий».

Военные экзоскелеты

Носимые роботизированные устройства, предназначенные для использования в военных целях, являются наиболее динамично развивающейся подгруппой индустрии экзоскелетов. В настоящее время военные экзоскелеты проходят испытания в США, Китае, Канаде, Южной Корее, Великобритании, России и Австралии, и это – только те проекты, о которых известно широкой общественности. В открытом доступе имеется достаточно информации для того, чтобы оценить, насколько сильно военные экзоскелеты изменились за последние 10 лет, и составить представление о новом направлении развития, принятом разработчиками экзоскелетов. В настоящее время военные экзоскелеты соответствуют пяти категориям: стационарные, поглощающие энергию, для нижней части тела, полноразмерные для всего тела и пассивные.

Коммерческие экзоскелеты

Экзоскелеты гражданского назначения и коммерческие экзоскелеты представляют собой наименее существенную подгруппу индустрии экзоскелетов, но в то же время они обладают самым значительным коммерческим потенциалом. Основное направление развития связано с возможностью их признания в качестве моторизованных транспортных средств, для которых необходима минимальная инфраструктура. Однако все это — дела далекого будущего. Пока применение коммерческих экзоскелетов ограничено целями расширения физических возможностей, пешего туризма и предотвращения спортивных травм. Коммерческие экзоскелеты – это устройства, которые могут применяться в областях, не связанных с медицинской реабилитацией, и не предназначены для работы и промышленности. Более детальная информация доступна по ссылке: «Коммерческие экзоскелеты».

Происхождение классификации и терминов

Вся представленная информация и ее классификация основана на предыдущих исследованиях, имеющихся в открытом доступе. Особую роль в осмыслении индустрии экзоскелетов сыграли два специалиста и представляемые ими организации.

Исполнительный директор компании «Аверлаб Орфотикс» (Otherlab Orthotics) Тим Свифт в своей демонстрационной презентации 2015 г. представил модель, в соответствии с которой отрасль делится на четыре основные категории. Это уже знакомые вам военные, промышленные, коммерческие и медицинские экзоскелеты. Компания «Аверлаб Орфотикс» производит легкие надувные экзоскелеты из мягких тканей и расположена в Сан-Франциско, Калифорния. Полная презентация «Аверлаб Орфотикс» — Гигантский прыжок в технологическом развитии» будет доступна после перевода на русский язык.

Другой человек, заслуживающий особого упоминания — доктор Томас Шугар из Ассоциации носимых роботизированных устройств (WearRA). Доктор Шугар и Ассоциация были первыми, кто разработал и сделал достоянием общественности полный перечень компаний-производителей носимых устройств и ключевых научных проектов, реализуемых в рамках индустрии. Деятельность WearRA имела большое значение для популяризации экзоскелетов. По итогам работы конференции, организованной Ассоциацией в феврале 2016 г., даже исследователи с десятилетним и большим опытом работы в области были поражены огромным количеством появившихся на рынке продуктов и компаний. Вы можете посетить сайт WeaRA wearablerobotics.com, а также узнать больше об ассоциации здесь: «Ассоциация носимых роботизированных устройств — связующее звено международного сообщества».

Работа продолжается

Основываясь на опыте предыдущего развития, можно сделать вывод, что по мере дальнейшего роста и расширения индустрии экзоскелетов продолжит развитие и связанная с ней терминология. Наличие согласованного набора терминов и категорий необходимо для поддержания диалога между множеством компаний, лабораторий и рабочих групп, занимающихся данной технологией по всему миру. Казалось бы, проблема не настолько серьёзна, но в какой-то момент общение полностью прекратилось из-за разногласий по поводу того, стоит ли считать мягкий экзоскелет экзокостюмом, если он используется в промышленности. При наличии набора определённых категорий такие споры становятся бессмысленными. Так, в приведённом выше примере вызвавшее разногласия устройство является прежде всего экзоскелетом и относится к категории промышленных устройств; вопрос, является ли оно мягким экзоскелетом или экзокостюмом — второстепенный и не имеет практического смысла.

Мы полагаем, что индустрия экзоскелетов продолжит быстрое развитие. Например, только за последний месяц началось становление новой подкатегории промышленных экзоскелетов, связанной с производством жилетов для поддержки рук (arm support vests). Это подпружиненные жилеты, поддерживающие руки рабочего, который вынужден выполнять длительные по времени потолочные работы. В ближайшем будущем стоит ожидать появления новых разработок и модификаций уже существующих продуктов.

Комментарий «Доступной планеты»

Данной статьёй мы начинаем публикацию материалов об индустрии экзоскелетов. В дальнейшем мы сосредоточимся на рассказе о экзоскелетах медицинского назначения, а также промышленных и коммерческих экзоскелетах, которые могут служить основной цели нашего проекта — повышению мобильности неходящих и плохо ходящих инвалидов. Примерами таких устройств могут служить экзоскелеты для медицинского персонала, обслуживающего лежачих и не способных к самостоятельному передвижению больных. В ряде случаев могут представлять интерес туристические и даже военные экзоскелеты, которые увеличивают физические возможности людей, перемещающих инвалидов на себе.

Например, проектом «Доступная планета» разработан рюкзак-поняга для переноски ребёнка-инвалида по пересечённой местности. Транспортировка ребёнка за спиной, да ещё в условиях похода, требует большой физической силы и выносливости от несущего. Экзоскелет может серьёзно облегчить эту задачу.

В спецпроекте «Экзоскелеты доступной планеты» мы будем рассказывать не только о экзоскелетах, но и о других перспективных устройствах, повышающих мобильность и самостоятельность инвалидов. Материалы спецпроекта доступны также в рубрике «Технические средства». Отличие состоит в том, что спецпроект «Экзоскелеты…» ориентирован на перспективные разработки, а в рубрике «Технические средства» представлена также информация и о массово выпускаемых «типовых» устройствах и изделиях. Мы также рассчитываем, что «Экзоскелеты доступной планеты» будет не только информационно-просветительским проектом, но и проектом с практической направленностью.