Menschen nutzen 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 Zukunft untersuchen.
Exoskelette heute
Exoskelette existieren heute zwar, sind aber bei weitem nicht in der Form, wie sie in den Tagen der Science-Fiction-Vergangenheit vorhergesagt wurden. Sie sind sperrige Geräte, die die menschlichen Fähigkeiten verbessern können, ansonsten aber langsam sind und nur über begrenzte Leistung und Remote-Fähigkeiten verfügen. Unternehmen bereits verwenden Exoskelette zur Verbesserung der Fähigkeiten ihrer Arbeiter. Sie werden jedoch hauptsächlich zur Bekämpfung der Belastung durch sich wiederholende Arbeit eingesetzt, anstatt Arbeiter in Übermenschen zu verwandeln.
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Raytheon hat gebaut ein übermenschliches Exoskelett, das die Fähigkeiten des Arbeiters erweitert. Das Gerät ist ziemlich stromlinienförmig, aber keineswegs minimalistisch. Es muss an die Stromversorgung angeschlossen werden und seine Reaktionszeiten fehlen bestenfalls. Es ist sicherlich immer noch ein Exoskelett, aber einesdas hat ehrlich gesagt keine reale Verwendung.
Die globale Exoskelettmarkt wächst, wenn die Technologie einen Punkt der Lebensfähigkeit erreicht. Grand View Research deutet darauf hin, 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 Exoskeletttechnologie. Wenn so viel Bedarf besteht, was hält Maschinenbauingenieure und Konstrukteure von der Entwicklung ab?ein funktionelles und brauchbares Exoskelett?
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 einen Sinn zu tragen.
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 Arbeiter, die Kisten hebenDer ganze Tag kann durch ein Exoskelett unterstützt werden, das die Beine beim Heben stützt.
Es gibt technische Innovationen wird jedoch auch hergestellt. 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 stellen Exoskelette ein enormes Potenzial dar. Zurück zum Beispiel beim Heben von Kisten konzentrieren sich die meisten Arbeitsfälle auf ein Gelenk am Körper. Beim Heben von Kisten sind es die Knie. Zum Schieben oder Anordnen von Objekten sind es die Ellbogen der SchulternDie schwächsten Punkte des Menschen funktionieren funktionell, so dass Exoskelette im Allgemeinen darauf abzielen, diese Regionen der Anatomie zuerst zu stärken.
Langfristig betrachtet sind Exoskelette nicht mehr nur Kraftmaschinen für den menschlichen Körper, sondern können sich auch in hochspezifische Maschinen verwandeln. Theoretisch könnte beispielsweise ein Exoskelett programmiert werden, um den Benutzer darin zu schulen, wie man Klavier spielt oderSchlagzeug.
Stromversorgung der Exoskelette
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 wählen. 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 überstehenweit entfernt von der Funktionalität, die wir uns erhofft haben. Es ist angesichts der modernen Batterietechnologie einfach 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 bei der modernen Exoskelett-Technologie liegt in den Sicherheitskontrollen. Hierbei handelt es sich um 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 führenhat die meisten größeren Exoskelette in Laborstudien verbannt.
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Es steht außer Frage, dass additive und generative Designtechnologien in der Zukunft der Exoskeletttechnologie eine große Rolle spielen werden. Da Gewichtsreduzierung ein wichtiger Faktor für ihr Design ist, können organische Gitter und generative Strukturierungen dazu beitragen, dass Designs natürlicher mit dem Menschen in Kontakt tretenNutzer.
Im Moment 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 Energie speichern können, stehen möglicherweise die Zeiten kommerzieller leichter Exoskelette bevor.
Exoskelette, die Behinderte aktivieren
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 funktionierende menschliche Muskeln fehlen, an Ort und Stelle stehen können. Schauen Sie sich das folgende Video an, in dem ein Exoskelettgerät beschrieben ist, das dies zulässteine behinderte Person, um wieder zu gehen.
Es gibt eindeutig eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten für funktionell nützliche Exoskelettgeräte. Ihre Entwicklung wird weltweit fortgesetzt. Während wir bereits sehen, dass bestimmte Exoskelettgeräte unter bestimmten Fabrik- oder Lebensstilbedingungen implementiert werden, kann es zu einer gewissen Zeit kommen nicht allzu ferne Zukunft wo 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 es bringt.