Robotik

Die Zukunft der Technik: Übermenschliche mechanische Exoskelette

Die Zukunft der Technik: Übermenschliche mechanische Exoskelette

Der Mensch nutzt seit Tausenden von Jahren mechanische Vorteile mit Riemenscheiben und Zahnrädern. Wann können wir endlich den "echten" mechanischen Vorteil nutzen, den übermenschliche Exoskelette bieten? Lassen Sie uns die derzeitige Technologie und die kommenden Entwicklungen untersuchen.

Exoskelette heute

Exoskelette existieren also heute, sind aber bei weitem nicht in der Form, wie sie in den Tagen der Science-Fiction-Vergangenheit vorhergesagt wurden. Es handelt sich um sperrige Geräte, die die menschlichen Fähigkeiten verbessern können, ansonsten aber langsam sind und nur über begrenzte Leistung und Remote-Fähigkeiten verfügen. Unternehmen verwenden bereits Exoskelette, um die Fähigkeiten ihrer Mitarbeiter zu verbessern. Ihre Verwendung besteht jedoch hauptsächlich darin, die Belastung durch sich wiederholende Arbeit zu bekämpfen, anstatt Arbeiter in Übermenschen zu verwandeln.

VERBINDUNG: WIE TRAGBARE EXOSKELETON-TECHNOLOGIE DIE MODERNE ARBEITSKRÄFTE TRANSFORMIEREN KÖNNTE

Raytheon hat ein übermenschliches Exoskelett gebaut, das die Fähigkeiten der Arbeiter erweitert. Das Gerät ist ziemlich stromlinienförmig, aber keineswegs minimalistisch. Es muss an die Stromversorgung angeschlossen werden und es fehlen bestenfalls Reaktionszeiten. Es ist sicherlich immer noch ein Exoskelett, aber eines, das offen gesagt keine reale Verwendung hat.

Der globale Exoskelettmarkt wächst, da die Technologie einen Punkt der Lebensfähigkeit erreicht. Grand View Research geht davon aus, dass der gesamte Markt bis 2025 einen Wert von 3,3 Milliarden USD haben wird. Unabhängig davon, ob es sich um Herstellung oder Kriegsführung handelt, besteht ein erheblicher Bedarf an Exoskelett-Technologie. Wenn es so viel Bedarf gibt, was hält dann Maschinenbauingenieure und Konstrukteure davon ab, ein funktionales und nutzbares Exoskelett zu schaffen?

Beide Branchen haben ungefähr das gleiche Problem mit dem Exoskelett-Design: Sie müssen für den Bediener angenehm zu tragen sein, aber auch effektiv genug, um überhaupt Sinn zu machen.

Dies ist ein großes technisches Problem, wenn man bedenkt, wie viel Energie benötigt wird, um diese Exoskelette zu einem bestimmten Zeitpunkt anzutreiben.

Wenn Sie sich die Privatindustrie ansehen, ist ein erheblicher Teil der derzeit entwickelten Exoskelette für einen bestimmten Teil des Körpers bestimmt. Dies ist ideal für Fabrikarbeiter, die immer wieder eine einzelne sich wiederholende Aufgabe ausführen. Zum Beispiel können Arbeiter, die den ganzen Tag Kisten heben, durch ein Exoskelett unterstützt werden, das die Beine beim Heben stützt.

Es werden jedoch auch technische Innovationen vorgenommen. Einige Exoskelettkonstruktionen zielen darauf ab, die Energie des Trägers zum Laden zu nutzen, wenn sie nicht die Mechanik des Exoskeletts nutzen. Dies kann möglicherweise dazu beitragen, häufige Ladezeiten zu verkürzen.

Kommerziell bieten Exoskelette ein enormes Potenzial. Zurück zum Beispiel des Hebens von Kisten konzentrieren sich die meisten Arbeitsinstanzen auf ein Gelenk am Körper. Beim Box-Lifting sind es die Knie. Zum Schieben oder Anordnen von Objekten sind es die Schultern, Ellbogen. Dies sind funktionell die schwächsten Punkte des Menschen, daher zielen Exoskelette im Allgemeinen darauf ab, diese Regionen der Anatomie zuerst zu stärken.

Langfristig gesehen sind Exoskelette nicht mehr nur Kraftmaschinen für den menschlichen Körper, sondern könnten sich in hochspezifische Maschinen verwandeln. Theoretisch könnte beispielsweise ein Exoskelett programmiert werden, um den Benutzer darin zu schulen, wie man Klavier oder Schlagzeug spielt.

Die Exoskelette mit Strom versorgen

Bei weitem das größte Hindernis für Entwickler von der Zukunft der Exoskelette ist die Stromquelle. Da der Lichtbogenreaktor von Tony Stark nicht existiert, können die Ingenieure aus praktischen Gründen hauptsächlich aus einer Reihe von Batterien auswählen. Das Cyberdyne HAL-Exoskelett kann fast 3 Stunden lang mit Batteriestrom betrieben werden. Dies ist keine unbedeutende Zeitspanne, aber es würde bedeuten, dass ein Fabrikarbeiter 2 Exo-Anzüge oder 3 Batterieladungen benötigt, um einen Arbeitstag zu überstehen. Dies ist weit entfernt von der Funktionalität, die wir uns erhofft haben. Es ist angesichts der modernen Batterietechnologie nicht möglich, so viel Saft wie nötig in ein Exoskelett zu packen, damit es den ganzen Tag hält.

Gewährleistung der Sicherheit des Exoskeletts

Das andere Hauptproblem der modernen Exoskelett-Technologie liegt in den Sicherheitskontrollen. Dies sind Maschinen, die sehr direkt mit dem menschlichen Körper verbunden sind. Wenn etwas getan wird, das eine Fehlfunktion der Maschine verursacht, kann dies zu schweren Verletzungen des Benutzers führen. Dies hat dazu geführt, dass die meisten größeren Exoskelette in Laborstudien verbannt wurden.

VERBINDUNG: EXOSKELETONS helfen Arbeitern, sicher zu bleiben und Müdigkeit zu bekämpfen

Es steht außer Frage, dass additive und generative Designtechnologien in der Zukunft der Exoskelett-Technologie eine große Rolle spielen werden. Da die Gewichtsreduzierung ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion ist, können organische Gitter und generative Strukturierungen dazu beitragen, dass Konstruktionen eine natürlichere Schnittstelle zum menschlichen Benutzer herstellen.

Derzeit hat sich das Gebiet der mechanischen Konstruktion so weit entwickelt, dass die mit Exoskeletten verbundenen Probleme leicht gelöst werden können. Da die Batterien weiter schrumpfen und mehr Strom speichern können, stehen möglicherweise die Tage der kommerziellen leichten Exoskelette vor der Tür.

Exoskelette für Behinderte

Wir haben viel Zeit damit verbracht, darüber zu sprechen, wie Exoskelette dazu beitragen, dass leistungsfähige Menschen besser oder schneller arbeiten können. Ein großer Teil des Exoskelettgebrauchs liegt jedoch darin, gelähmten Menschen beim Aufstehen und Gehen zu helfen.

Da Exoskelette die Kraft menschlicher Muskeln im Wesentlichen exponentiell steigern können, bedeutet dies auch, dass Menschen, denen es an funktionierenden menschlichen Muskeln mangelt, an Ort und Stelle stehen können. Schauen Sie sich das Video unten an, in dem ein Exoskelettgerät beschrieben ist, mit dem eine behinderte Person wieder laufen kann.

Es ist klar, dass es eine große Anzahl von Anwendungen für funktionell nützliche Exoskelettvorrichtungen gibt. Ihre Entwicklung setzt sich weltweit fort. Während wir bereits sehen, dass bestimmte Exoskelettgeräte unter bestimmten Fabrik- oder Lebensstilbedingungen implementiert werden, kann es in nicht allzu ferner Zukunft zu einer Zeit kommen, in der jeder ein Exoskelett kaufen kann.

Vielleicht könnten Sie zu Ihrem örtlichen Haushaltswarengeschäft gehen und eines für den Tag abholen, während Sie ein Renovierungsprojekt abgeschlossen haben? Die Zukunft für Roboter-Exoskelette scheint vielversprechend, und ich bin gespannt, was das bringt.


Schau das Video: 10 Menschen - Mit echten Superkräften! (September 2021).