Exoesqueleto activo del Instituto Central de Investigación Tochmash y sus perspectivas
Un luchador con una versión temprana del exoesqueleto en Army-2018. En el fondo, una maqueta de un equipo prometedor con un sistema similar.
Durante los últimos años, nuestro país ha estado desarrollando un exoesqueleto militar prometedor capaz de aumentar el rendimiento básico de un luchador. Anteriormente, se presentó una versión pasiva de dicho producto, y en el último foro "Army-2021" se mostró por primera vez un exoesqueleto de tipo activo. Hasta ahora, esto es solo un prototipo, pero a mediano plazo, productos de este tipo pueden incluirse en el equipo de combate de varias unidades.
Muestras de la exposición
El desarrollo de exoesqueletos prometedores para el ejército se está llevando a cabo en el Instituto Central de Investigación de Tochmash (parte de Rostec) con la participación de otras organizaciones científicas y de diseño. El resultado de este enfoque ya se ha convertido en una serie de proyectos y prototipos de diversa índole, demostrados en exposiciones en los últimos años.
Entonces, en 2017, el Instituto Central de Investigación Tochmash mostró por primera vez materiales sobre equipos de combate prometedores, en los que se propuso incluir un exoesqueleto. Posteriormente, en el foro Army-2018, este desarrollo se mostró en forma de modelo. Además, se demostró un exoesqueleto pasivo experimentado, capaz de complementar el equipo Ratnik de serie. Como se informó, dicho producto ya ha sido probado en las unidades de las fuerzas armadas.
Exoesqueleto semiactivo mod. Febrero de 2020
El año pasado, una de las novedades de "Army-2020" fue un exoesqueleto semiactivo desarrollado por el Instituto Central de Investigación de Tochmash en cooperación con el Instituto de Investigación de Mecánica de la Universidad Estatal de Moscú. Lomonosov. Este prototipo se diferenciaba de las muestras anteriores por la presencia de un accionamiento eléctrico de la articulación de la rodilla con una potencia de 350 W; el resto de las uniones conservaron el mismo diseño sin una unidad externa. Las pruebas han demostrado que el diseño semiactivo del exoesqueleto puede reducir la carga en las rodillas de una persona en un 25%, lo que será útil al caminar durante mucho tiempo o al transportar cargas.
Se argumentó que el exoesqueleto semiactivo cumple con los requisitos del equipo de combate y puede ser parte de cualquiera de los kits prometedores. Al mismo tiempo, se planeó continuar con el desarrollo del diseño. El siguiente paso en esta dirección fue el surgimiento de un sistema completamente activo con nuevos modos de operación.
Esta versión del exoesqueleto se demostró por primera vez en el último "Army-2021". El diseño existente fue revisado y complementado con nuevos accionamientos eléctricos y los controles correspondientes. Se prevén modos de funcionamiento activo y pasivo, dando diferentes ventajas, lo que ha sido confirmado durante las pruebas. También se determinan las principales formas de desarrollo de dicho diseño.
Tecnologías de desarrollo
El objetivo de los proyectos en curso del Instituto Central de Investigación de Tochmash y organizaciones relacionadas es crear un exoesqueleto capaz de realizar actividad física, así como utilizar impulsores además de las propias fuerzas del operador. Debido a esto, es posible simplificar el transporte de varias cargas, incl. equipos y armas, además de aumentar la movilidad del soldado. La capacidad fundamental de los exoesqueletos existentes para resolver tales problemas ha sido confirmada repetidamente por pruebas y práctica.
El exoesqueleto activo del último modelo es el resultado de la modernización gradual de los modelos anteriores. Como resultado, conserva las principales características de la apariencia técnica, pero difiere en la composición del equipo y, en consecuencia, en las capacidades y características. Por lo tanto, una contribución clave al desarrollo del proyecto ahora la realiza la electrónica actualizada con software mejorado.
en el stand del Instituto Central de Investigación de Tochmash en "Army-2021"
Como antes, los elementos principales del exoesqueleto son dos "piernas" de metal, que se sujetan a las extremidades inferiores del luchador con la ayuda de cinturones. Incluyen dos largueros con una “rodilla” articulada y una suela. Los sistemas de control, fuentes de alimentación, etc. se realizan en forma de unidades externas y con bisagras.
Hay sensores de posición en las articulaciones de las "piernas" artificiales; las suelas están equipadas con sensores de presión. Toda la información sobre los movimientos mutuos de las partes va a la unidad electrónica, que procesa las señales, determina los movimientos del operador y emite los comandos apropiados a los servos de las "articulaciones" de la rodilla. No hay accionamientos eléctricos en las otras articulaciones.
El exoesqueleto tiene dos modos de funcionamiento. En pasivo, solo se utiliza la parte mecánica del producto. Se apodera de las masas disponibles y alivia las piernas del luchador. Este modo está diseñado para manipular cargas en superficies planas. Hay un bloqueo de articulaciones, lo que le permite estar de pie durante mucho tiempo.
Un probador demuestra un exoesqueleto activo
El modo activo implica el uso de todas las unidades electrónicas y electromecánicas. En este caso, la automatización detecta y copia los movimientos humanos. Se sugiere usar este modo al caminar en terreno accidentado, incl. con armas y cualquier carga.
La última versión del exoesqueleto activo / pasivo pesa aprox. 6 kg. Reduce la carga sobre el sistema musculoesquelético humano en un 50% y reduce el consumo de energía al caminar en un 15%. Debido a esto, la carga útil de un soldado se puede aumentar a 60 kg con la distribución de peso correcta. Además, el exoesqueleto es útil cuando se usan armas. Entonces, al disparar desde sistemas automáticos, debido a la redistribución y amortiguación del retroceso, la precisión aumenta en un 20%.
Con todas sus ventajas, el nuevo exoesqueleto, como los anteriores, se distingue por una gran facilidad de uso. Su diseño proporciona todos los grados de libertad necesarios y no restringe el movimiento. No se requiere capacitación especial para el usuario, no existen restricciones operativas significativas.
perspectivas de desarrollo
El nuevo exoesqueleto del Instituto Central de Investigación de Tochmash y el Instituto de Investigación de Mecánica de la Universidad Estatal de Moscú se compara favorablemente con los desarrollos anteriores de su familia. Sin embargo, la obtención de nuevas capacidades no excluye la necesidad de realizar más mejoras de diseño. Entonces, los desarrolladores ya han revelado sus planes para el futuro cercano. Las características del producto se mejorarán finalizando todos sus elementos.
La parte principal de los elementos del exoesqueleto en su forma actual está hecha de metal. En el futuro, planean introducir compuestos, por lo que las características de peso mejorarán manteniendo la resistencia requerida. El sistema de suministro de energía también necesita mejoras adicionales: las capacidades de todo el complejo dependen directamente de sus características. Planean seguir perfeccionando los sistemas de control.
El resultado del trabajo actual a mediano plazo debería ser un exoesqueleto completo para uso militar, capaz de facilitar largas transiciones, transporte de carga y combate. En este caso, el luchador no enfrentará restricciones específicas debido a un diseño imperfecto. El posible momento de la aparición de un modelo de producción completo indica que se puede aceptar para suministro junto con el equipo de combate de próxima generación que se está creando ahora.
Sin embargo, los exoesqueletos del Instituto Central de Investigación Tochmash y otros desarrolladores ya se están utilizando en las fuerzas armadas. Se transfirieron prototipos de modelos anteriores para su prueba a las fuerzas armadas y otras estructuras que puedan estar interesadas en dicho equipo. En particular, son los exoesqueletos los que permiten a los operadores robots-zapadores "Uranus-6" para llevar una estación de control bastante pesada y grande.
Sistemas futuros
Es obvio que en un futuro cercano una nueva versión del exoesqueleto con un modo activo se someterá a pruebas exhaustivas, incl. con la participación de personal militar de diferentes estructuras y divisiones. Según sus resultados, deberíamos esperar nuevas mejoras y mejoras de diseño. Es probable que la próxima etapa de modernización tome de varios meses a un año, y el próximo "Army-2022" albergará un nuevo y curioso estreno.
También puede esperar que el exoesqueleto mejorado se incluya por completo en el programa para el desarrollo de equipos de combate prometedores. En este caso, a mediados de la década, se puede esperar el comienzo de la introducción de dicha tecnología en las unidades de combate. Sin embargo, antes de eso, es necesario completar el trabajo de investigación y desarrollo actual. Además, el último noticias te permiten mirar al futuro con optimismo.
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