Aktivt exoskelett från TsNII Tochmash och dess framtidsutsikter
En fighter med en tidig version av exoskelettet på Army-2018. I bakgrunden finns en layout av avancerad utrustning med ett liknande system.
Under de senaste åren har vårt land utvecklat ett lovande militärt exoskelett som kan förbättra en fighters grundläggande prestanda. Tidigare presenterades en passiv version av en sådan produkt, och på det senaste Army-2021-forumet visades ett exoskelett av aktiv typ för första gången. Än så länge är detta bara en prototyp, men på medellång sikt kan produkter av detta slag bli en del av stridsutrustningen för ett antal enheter.
Utställningsprover
Utvecklingen av lovande exoskelett för armén utförs vid Central Research Institute Tochmash (en del av Rostec) med inblandning av andra vetenskapliga och designorganisationer. Resultatet av detta tillvägagångssätt har redan blivit ett antal projekt och prototyper av olika slag, som visats på utställningar de senaste åren.
Så 2017 visade Central Research Institute Tochmash för första gången material på lovande stridsutrustning, som inkluderade ett exoskelett. Senare, på Army-2018-forumet, visades denna utveckling i form av en layout. Dessutom demonstrerades ett erfaret passivt exoskelett, som kan komplettera Ratniks seriella utrustning. Som rapporterats har en sådan produkt redan testats i de väpnade styrkorna.
Semiaktivt exoskelett arr. 2020
Förra året var en av nyheterna i Army-2020 ett halvaktivt exoskelett som utvecklats av Central Research Institute Tochmash i samarbete med Research Institute of Mechanics vid Moscow State University. Lomonosov. Denna prototyp skilde sig från tidigare prover genom närvaron av en elektrisk drivning av knäleden med en effekt på 350 W; resten av lederna behöll sin tidigare design utan extern drivning. Tester har visat att exoskelettets semi-aktiva design tillåter en 25% minskning av belastningen på de mänskliga knäna, vilket kommer att vara användbart när man går under lång tid eller när man bär last.
Det hävdades att det halvaktiva exoskelettet uppfyller kraven för stridsutrustning och kan vara en del av någon av de lovande kiten. Samtidigt var det planerat att fortsätta utvecklingen av designen. Nästa steg i denna riktning var framväxten av ett fullt aktivt system med nya driftsätt.
Denna version av exoskelettet demonstrerades först vid den senaste "Army-2021". Den befintliga designen gjordes om och kompletterades med nya elektriska drivningar och tillhörande kontroller. Aktiva och passiva driftlägen tillhandahålls, vilket ger olika fördelar, vilket bekräftades under testerna. De huvudsakliga sätten att utveckla en sådan design bestäms också.
Utvecklingstekniker
Målet med nuvarande projekt från TsNII Tochmash och relaterade organisationer är att skapa ett exoskelett som kan ta på sig fysiska belastningar, samt att använda drivningar utöver operatörens egna krafter. På grund av detta är det möjligt att förenkla bärandet av olika laster, inkl. utrustning och vapen, samt öka rörligheten för en fighter. Den grundläggande förmågan hos existerande exoskelett att lösa sådana problem har upprepade gånger bekräftats av tester och övningar.
Det aktiva exoskelettet av den senaste modellen är resultatet av en gradvis modernisering av tidigare modeller. Som ett resultat behåller det huvuddragen i det tekniska utseendet, men skiljer sig i utrustningens sammansättning och följaktligen i kapacitet och egenskaper. Ett viktigt bidrag till utvecklingen av projektet görs nu av uppdaterad elektronik med förbättrad mjukvara.
i montern för Central Research Institute Tochmash vid "Army-2021"
Som tidigare är huvudelementen i exoskelettet två metall "ben", som är fästa på fighterns nedre extremiteter med hjälp av bälten. De inkluderar två längsgående element med ett ledat "knä" och en sula. Styrsystem, strömförsörjning etc. tillverkas i form av externa och monterade enheter.
I lederna av konstgjorda "ben" finns positionssensorer; sulor är utrustade med trycksensorer. All information om delarnas ömsesidiga rörelser kommer in i den elektroniska enheten, som bearbetar signalerna, bestämmer operatörens rörelser och utfärdar lämpliga kommandon till servon i knä-"lederna". Det finns inga elektriska drivningar på andra leder.
Exoskelettet har två funktionssätt. I passivt används endast den mekaniska delen av produkten. Hon tar sig an de tillgängliga massorna och lastar av fighterns ben. Detta läge är avsett för arbete med belastning på plana ytor. Det finns en låsfog som gör att du kan stå länge.
Testaren visar det aktiva exoskelettet
Aktivt läge möjliggör användning av alla elektroniska och elektromekaniska enheter. I det här fallet bestämmer och kopierar automatisering en persons rörelser. Detta läge föreslås användas vid vandring i ojämn terräng, inkl. Med vapen och eventuell last.
Det senaste aktiva/passiva exoskelettet väger ca. 6 kg. Det minskar belastningen på det mänskliga rörelseapparaten med 50 % och minskar energiförbrukningen vid promenader med 15 %. På grund av detta kan nyttolasten för en jaktplan föras upp till 60 kg med rätt viktfördelning. Dessutom är exoskelettet användbart när man använder vapen. Så när man skjuter från automatiska system, på grund av omfördelning och dämpning av rekyl, ökar noggrannheten med 20%.
Med alla dess fördelar är det nya exoskelettet, liksom de tidigare, mycket användarvänligt. Dess design ger alla nödvändiga frihetsgrader och begränsar inte rörelsen. Särskild användarutbildning krävs inte, det finns inga betydande begränsningar för driften.
utsikterna
Det nya exoskelettet från Central Research Institute Tochmash och Research Institute of Mechanics vid Moscow State University jämför positivt med tidigare utvecklingar av sin familj. Att få nya möjligheter utesluter dock inte behovet av ytterligare förbättringar av designen. Så utvecklarna har redan avslöjat sina planer för den närmaste framtiden. Produktens egenskaper kommer att förbättras genom att förfina alla dess element.
Huvuddelen av exoskelettets element i sin nuvarande form är gjord av metall. I framtiden planerar de att introducera kompositer, på grund av vilka viktegenskaper kommer att förbättras samtidigt som den önskade styrkan bibehålls. Strömförsörjningssystemet behöver också förbättras ytterligare: hela komplexets kapacitet beror direkt på dess egenskaper. De planerar att fortsätta förfina ledningssystemen.
Resultatet av pågående arbete på medellång sikt bör vara ett fullfjädrat exoskelett för militärt bruk, som kan underlätta långa övergångar, lasttransporter och strider. I det här fallet kommer fightern inte att möta några specifika begränsningar på grund av designens ofullkomlighet. Den möjliga tidpunkten för uppkomsten av en fullfjädrad seriemodell indikerar att den kan accepteras för leverans tillsammans med nästa generations stridsutrustning som för närvarande skapas.
Exoskelett från det centrala forskningsinstitutet Tochmash och andra utvecklare används dock redan i de väpnade styrkorna. Prototyper av tidigare modeller överfördes för testning till de väpnade styrkorna och andra strukturer som kan vara intresserade av sådan utrustning. I synnerhet är det exoskelett som tillåter operatörer att robotar-sapprar "Uranus-6" för att bära en ganska tung och stor kontrollstation.
Framtidens system
Uppenbarligen kommer en ny version av exoskelettet med ett aktivt läge inom en snar framtid att genomgå omfattande tester, inkl. med inblandning av militär personal från olika strukturer och enheter. Enligt deras resultat bör nya förbättringar och designförbättringar förväntas. Det är troligt att nästa steg av moderniseringen kommer att ta från flera månader till ett år, och en ny nyfiken premiär kommer att äga rum vid nästa Army-2022.
Det kan också förväntas att det förbättrade exoskelettet kommer att ingå fullt ut i programmet för utveckling av avancerad stridsutrustning. I det här fallet, i mitten av årtiondet, kommer det att vara möjligt att förvänta sig början av införandet av sådan utrustning i stridsenheter. Innan dess är det dock nödvändigt att slutföra det pågående forsknings- och utvecklingsarbetet. Samtidigt den sista nyheter Låt oss se på framtiden med optimism.
- Ryabov Kirill
- Centrala forskningsinstitutet Tochmash, RIA Novosti
informationen