История экзоскелетов: от ранних прототипов до современных промышленных экзокостюмов.
Экзоскелеты могут показаться футуристическими изобретениями, но их история началась несколько десятилетий назад. То, что начиналось как экспериментальные проекты в области робототехники в исследовательских лабораториях, сегодня превратилось в носимые системы, которые помогают людям в сфере здравоохранения, логистики и промышленности.
Ранние концепции: первые идеи экзоскелетов
История современных экзоскелетов началась гораздо раньше, чем многие могут подумать. Ранние концепции механической
поддержки появились еще в начале 20 века, но они так и не превратились в функциональные системы. Первый официально задокументированный проект появился около 1965 года, когда компания General Electric в США начала разработку Hardiman, массивного экзоскелета для всего тела, предназначенного для увеличения силы пользователя при поднятии тяжелых предметов. Это была смелая концепция, далеко опередившая свое время, но слишком тяжелая и сложная, чтобы быть практичной.
Примерно в то же время исследователи из Института Михаила Пупина в Сербии, а затем из Университета Висконсин-Мэдисон (США) разработали первые экзоскелеты для помощи при ходьбе. Их целью было помочь людям с ограниченными возможностями передвижения снова ходить. Эта идея остается центральной в реабилитационной робототехнике и сегодня.
Из-за технических ограничений того времени потребовалось несколько десятилетий, прежде чем технология экзоскелетов созрела достаточно для практического использования.
Из лаборатории в клинику
С началом XXI века экзоскелеты начали переходить из лабораторий в реальные приложения. Одним из первых коммерческих продуктов стал Lokomat, выпущенный в 2001 году компанией Hocoma AG в Швейцарии. Эта система произвела революцию в реабилитации походки, помогая пациентам с инсультом или травмами спинного мозга заново научиться ходить. К 2013 году Hocoma поставила более 500 систем в больницы по всему миру.
Тем временем исследования в лабораториях и компаниях расширялись. В рамках нескольких проектов изучались военные экзоскелеты, такие как Raytheon XOS и HULC от Lockheed Martin, целью которых было повышение выносливости и силы.
В то же время медицинские экзоскелеты, такие как ReWalk (ReWalk Robotics, Израиль) и Indego (Parker Hannifin, США), помогали парализованным пользователям снова вставать и ходить. Многие из них получили сертификаты CE и FDA, что позволило использовать их в клинических условиях и даже в домашних условиях. В 2016 году ReWalk отпраздновала выпуск 100-й системы для домашнего использования. Это был важный шаг на пути к доступной персональной реабилитации.
За пределами медицинского использования: экзоскелеты выходят на рабочее место
В то время как ранние экзоскелеты были ориентированы на медицинское использование, вскоре появились новые возможности в промышленности и логистике. Около 2015 года компании начали разрабатывать промышленные экзоскелеты для снижения физической нагрузки и предотвращения травм на рабочем месте.
Одним из первых примеров стал Chairless Chair от швейцарской компании Noonee — удлинитель ног, позволяющий пользователям сидеть в любом месте и снимать нагрузку от длительного стояния. Другим примером стал Laevo из Нидерландов: пассивный экзоскелет для поддержки спины, помогающий работникам при повторяющихся подъемах или наклонах вперед.
Пассивные экзоскелеты быстро завоевали популярность, поскольку были проще, легче и доступнее, чем электрические версии. Они были ориентированы на эргономическую поддержку, а не на увеличение силы, что делало их практичными для таких отраслей, как логистика, строительство и производство.
Возникновение текстильных экзокостюмов
В середине 2010-х годов появилась новая концепция: мягкие экзоскелеты, или текстильные экзокостюмы, изготовленные в основном из легких тканей вместо жестких металлических каркасов.
В Институте Вайсса при Гарвардском университете исследователи разработали текстильные экзокостюмы для помощи при ходьбе. Примерно в то же время лаборатория сенсорно-моторных систем в ETH Zurich изучала аналогичные конструкции. Исследования, которые впоследствии привели к созданию MyoSwiss, спин-оффа ETH, который в 2020 году запустил MyoSuit.
В 2017 году ReWalk Robotics получила лицензию на технологию экзокостюмов Гарварда, которая в 2019 году была одобрена для использования с пациентами, перенесшими инсульт, в реабилитационных центрах.
Текстильные экзокостюмы имели важное преимущество: они были гибкими, удобными в носке и адаптировались к движениям пользователя. Благодаря этому носимая опора больше напоминала одежду, чем механизм.
Промышленные экзоскелеты: второе поколение
Около 2020 года новая волна инноваций, вызванная свежими концепциями дизайна и множеством постепенных улучшений, ознаменовала появление второго поколения промышленных экзоскелетов. Эти системы легче, удобнее и проще в использовании, чем их предшественники, что делает их пригодными для повседневной рабочей среды. Улучшенная эргономика, регулируемость и доступность превратили экзоскелеты из экспериментальных прототипов в практичные инструменты, которые эффективно снижают утомляемость и помогают предотвратить травмы в таких отраслях, как логистика, строительство и производство.
Экзоскелеты в поле зрения общественности
С развитием технологий росла осведомленность общественности. В 2012 году Клэр Ломас, страдающая параплегией, попала в заголовки газет, когда она завершила Лондонский марафон, используя экзоскелет ReWalk, финишировав через 17 дней. Позже она повторила это достижение в полумарафоне в 2016 году.
На Чемпионате мира по футболу 2014 года в Бразилии парализованный пользователь выполнил символический стартовый удар, используя экзоскелет с управлением мыслью, разработанный в рамках проекта Walk Again.
В 2016 году ETH Zurich провел первый Cybathlon, глобальное соревнование, в котором пользователи экзоскелетов, известные как пилоты, прошли полосу препятствий, разработанную для имитации повседневных задач, таких как подъем по лестнице или ходьба по неровной местности. В том году ни одна из команд не прошла полную дистанцию, но мероприятие продемонстрировало, насколько далеко продвинулась вспомогательная робототехника.
К моменту проведения второго Cybathlon в 2020 году все финалисты прошли дистанцию, продемонстрировав, насколько продвинулись характеристики экзоскелетов всего за четыре года. Третий Cybathlon, прошедший в октябре 2024 года с участием 67 международных команд в восьми дисциплинах, вновь подчеркнул замечательный прогресс в области технологий реабилитации и мобильности. Это укрепило статус мероприятия как глобальной витрины сотрудничества человека и машины.
Вдохновленный этим, Институт Fraunhofer IPA в Германии запустил в 2021 году Exoworkathlon, мероприятие по тестированию промышленных экзоскелетов. Последнее мероприятие состоялось в 2023 году на выставке A+A в Дюссельдорфе. Производители, исследователи и пользователи тестировали и сравнивали системы в реалистичных рабочих сценариях. Следующий Exoworkathlon запланирован на 4-7 ноября 2025 года, снова на выставке A+A в Дюссельдорфе, в рамках «Triple Exo Event» вместе с WearRAcon Europe 2025.
Эти мероприятия помогают продемонстрировать влияние экзокостюмов и продвинули стандартизированные испытания производительности в отрасли.
От научной фантастики к повседневной реальности
Всего за несколько десятилетий экзоскелеты превратились из научной фантастики в реальность. От тяжелых металлических машин до легких текстильных экзокостюмов, которые можно комфортно носить в течение всего дня.
Сегодня экзоскелеты помогают работникам оставаться здоровыми, снижать нагрузку на спину и предотвращать долгосрочные травмы. В сфере здравоохранения они продолжают восстанавливать подвижность и независимость тысяч людей.
Хотя массовое внедрение все еще находится на стадии роста, осведомленность о них быстро растет. По мере того, как промышленные экзоскелеты становятся более доступными и интуитивно понятными, они формируют будущее, в котором технологии и человеческое тело работают вместе, создавая более безопасные и эффективные рабочие места для всех.
За пределами медицинского использования: экзоскелеты появляются на рабочих местах.
В то время как ранние экзоскелеты были ориентированы на медицинское использование, вскоре появились новые возможности в промышленности и логистике. Примерно в 2015 году компании начали разрабатывать промышленные экзоскелеты для снижения физической нагрузки и предотвращения травм на рабочем месте.
Одним из первых примеров стал Chairless Chair от швейцарской компании Noonee, удлинитель для ног, который позволяет пользователям сидеть где угодно и снимать нагрузку от длительного стояния. Другим примером стал Laevo из Нидерландов: пассивный экзоскелет для поддержки спины, который помогает работникам при повторяющихся подъемах или наклонах вперед.
Пассивные экзоскелеты быстро завоевали популярность, поскольку были проще, легче и доступнее по цене, чем электрические версии. Они были ориентированы на эргономическую поддержку, а не на увеличение силы, что делало их практичными для таких отраслей, как логистика, строительство и
производство до определенного момента.
Возникновение текстильных экзокостюмов.
В середине 2010-х годов появилась новая концепция: мягкие экзоскелеты, или текстильные экзокостюмы, изготовленные в основном из легких тканей вместо жестких металлических каркасов.
В Институте Вайсса при Гарвардском университете исследователи разработали текстильные экзокостюмы для помощи при ходьбе. Примерно в то же время лаборатория сенсорно-моторных систем в ETH Zurich изучала аналогичные конструкции. Исследования, которые впоследствии привели к созданию MyoSwiss, спин-оффа ETH, который в 2020 году запустил MyoSuit.
В 2017 году ReWalk Robotics получила лицензию на технологию экзокостюмов Гарварда, которая в 2019 году была одобрена для использования с пациентами, перенесшими инсульт, в реабилитационных центрах.
Текстильные экзокостюмы имели важное преимущество: они были гибкими, удобными в носке и адаптируемыми к движениям пользователя. Благодаря этому носимая опора больше напоминала одежду, чем механизм.