동력 외골격

Powered exoskeleton
"바틀슈트"는 여기서 리다이렉트 됩니다.보드게임은 Battlesuit(게임)을 참고하세요.
"모바일 슈트"는 여기서 리다이렉트 됩니다.허구의 메카 로봇에 대해서는 건담(가상 로봇)을 참조해 주세요.
"파워 아머"는 여기서 리다이렉트 됩니다.가공의 동력 외골격에 대해서는 파워 아머(폴아웃)를 참조하십시오.
미 육군이 기획한 '미래의 군인' 전시.

A동력 외골격, 힘의 갑옷은 알려진 힘으로 움직이는 갑옷, 정장, 사이버 네틱복, 인공 두뇌학의 갑옷, 그게 끝나서 착용은 exosuit,exoframe 또는 증강hardsuit mobility,[1]는 이동 기계 동력 전체 또는 부분적으로 인간의 신체의, 그리고 전기 모터, 공압 장치, 레버, hydrau의 체계에 의해 동력을 인간 공학적 구조물 지지대를 제공하고 있다.lic또는 사이버네틱 기술을 조합하여 힘과 [2]내구성을 향상시키면서 충분한 사지 움직임을 가능하게 합니다.외골격은 기계적 내하중성을 향상시키도록 설계되었으며, 제어 시스템은 사용자가 의도하는 움직임을 감지 및 동기화하여 기어를 관리하는 모터에 신호를 전달하는 것을 목적으로 합니다.또한 외골격은 사용자의 어깨, 허리, 등, 허벅지를 과부하로부터 보호하고 무거운 [3]물건을 들어올려 들 때 움직임을 안정시킵니다.

동력 외골격은 수동형 외골격과 다르다. 수동형 외골격은 고유 작동기가 없고 사용자의 움직임을 위해 자신의 근육에 전적으로 의존하기 때문에 사용자에게 [4][5]기계적 편익과 보호를 제공하지만 더 많은 스트레스를 가하고 피로를 더 잘 유발한다.이것은 또한 정형외골격과 정형외골격의 차이를 설명하는데, 정형외골격은 주로 점진적으로 증가하는 근육 작업을 촉진하고 최선의 경우 기존의 근육 기능을 회복하고 개선하는 것을 목적으로 하기 때문이다.

역사

가장 먼저 알려진 외골격 같은 장치는 1890년 러시아 엔지니어 니콜라스 야긴에 의해 개발된 움직임을 보조하는 장치였다.비록 수동적이고 인간의 힘이 [6]필요했지만, 압축 가스 봉투에 저장된 에너지를 이동에 사용했습니다.1917년, 미국의 발명가 레슬리 C.켈리는 그가 페달이라고 [7]부르는 것을 개발했는데, 이것은 착용자의 움직임과 평행하게 작용하는 인공 인대를 가진 증기 힘으로 작동했습니다.이 시스템은 인간의 힘을 외부의 힘으로 보충할 수 있었다.

1960년대에 인간의 움직임과 통합된 최초의 진정한 '모바일 머신'이 등장하기 시작했다.하디만이라고 불리는 수트는 제너럴 일렉트릭과 미군에 의해 공동 개발되었습니다.이 수트는 유압 장치와 전기로 구동되며 착용자의 힘을 25배로 증폭시켜 110kg(240파운드)을 들어올리는 것이 4.5kg(10파운드)을 들어올리는 것과 같은 느낌이 들도록 했다.힘 피드백이라고 불리는 기능은 착용자가 힘과 물체가 조작되는 것을 느낄 수 있게 했다.

하디만은 680킬로그램 (1,[8]500파운드)의 무게를 포함하여 큰 제한이 있었다.또한 마스터 슬레이브 시스템으로 설계되었으며, 작업자는 외부 슬레이브 슈트로 둘러싸인 마스터 슈트를 입고 작업자의 움직임에 따라 작업을 수행했습니다.슬레이브 슈트의 응답 시간은 한 겹으로 구성된 슈트에 비해 느렸고, [9]두 다리를 동시에 움직일 때 버그가 "머신에 의한 폭력적이고 통제 불가능한 움직임"을 일으켰다.하디만의 느린 걸음 속도는 초당 0.76미터(2.5피트/초 또는 시속 2마일)로 더욱 실용성을 제한했고,[10] 프로젝트는 성공하지 못했습니다.

이와 함께 유고슬라비아 미하즐로 푸핀 연구소에서는 교수팀이 초기 활동성 외골격과 휴머노이드 로봇을 개발했다.미오미르 부코브라토비치.[11]하반신 마비 재활을 목적으로 다리 이동 시스템이 최초로 개발되었습니다.활동적인 외골격을 개발하는 과정에서, 연구소는 또한 인간의 보행에 대한 분석과 제어를 돕기 위한 이론을 개발했다.이 작품들 중 일부는 현대 고성능 휴머노이드 [12]로봇의 개발을 알렸다.1972년 베오그라드 정형외과에서 [12]공압 구동 및 전자 프로그램된 하반신 마비 재활을 위한 활성 외골격을 테스트했습니다.

1985년, Los Alamos National Laboratory (LANL)의 엔지니어는 보병들을 위한 [13]동력 갑옷인 Pitman이라고 불리는 외골격을 제안했다.그 디자인은 헬멧에 뇌 스캔 센서를 포함했고 너무 미래 지향적인 것으로 여겨져 결코 [14]만들어지지 않았다.

1986년, Lifesuit이라고 불리는 외골격은 낙하산 [15]사고로 허리가 부러진 미군 레인저인 Monty Reed에 의해 디자인되었다.병원에서 회복하는 동안, 그는 로버트 하인라인의 공상과학 소설 스타십 트루퍼스를 읽었고, 하인라인의 이동식 보병 파워슈트에 대한 설명은 리드가 보조 외골격을 설계하도록 영감을 주었다.2001년, 리드는 이 프로젝트에서 풀타임으로 일하기 시작했고,[16] 2005년 워싱턴 주 시애틀에서 열린 세인트 패트릭스 데이 대쉬 도보 경주에서 12번째 시제품을 신었다.리드는 4.8킬로미터(3마일) 경주를 평균 시속 4킬로미터(2.5마일)[17]로 완주함으로써 로봇복 차림으로 걷는 속도 기록을 세웠다고 주장한다.Lifesuit 프로토타입 14는 최대 충전 시 1.6km(1mi)를 걸을 수 있으며 [18]착용자는 92kg(203lb)을 들 수 있습니다.

  • 일부 외골격 모델
  • Član tima sa aktivnim egzoskeletom, 1972. godine.jpg
  • Exoskeleton (3368708126).jpg
  • LG CLOi, IFA 2018, Berlin (P1070245).jpg

분류

외골격을 [19]분류하기 위한 일반 모델.

일반적인 분류는 몇 가지 가능한 외골격 범주를 제시한다.이러한 범주는 존재하는 외골격의 광범위한 양으로 인해 일반적인 분류를 가지며, 구조, 초점을 맞춘 신체 부위, 동작, 동력 기술, 목적 및 [19]적용 영역이 각각 다르다.

외골격은 특정 신체 부위를 위해 설계될 뿐만 아니라 외골격은 한 손, 다리 또는 전체 신체에 대해 보다 일반적으로 설계될 수 있다.따라서, 등급의 분리는 외골격이 구축될 수 있는 가장 일반적인 신체 부위를 보여준다.전신 등급은 모든 팔다리 또는 몸의 대부분을 보조하기 위해 만들어진 외골격을 말한다.상체는 가슴, 머리, 등 및/또는 어깨를 포함하는 상지를 위해 만들어진 외골격을 말한다.하체 범주는 허벅지, 하퇴 및/또는 엉덩이를 위해 만들어진 외골격을 말한다.또한 특정 팔다리와 특정 관절에 대한 클래스가 있습니다.이러한 세분류는 무릎, 발목, 손, 팔, 발 등을 위해 설계된 외골격을 포함한다.또한 이전 [19]클래스에 포함되지 않은 다른 외골격에 대한 특수 클래스가 있습니다.

견고한 외골격은 사용자의 몸에 부착된 구조 구성요소가 단단한 재료로 만들어진 외골격입니다.이러한 재료에는 금속, 플라스틱, 섬유 등이 포함됩니다.반면, 엑소 수트라고도 불리는 부드러운 외골격은 구조적인 요소들의 자유로운 이동을 가능하게 하는 재료로 만들어진다.엑소 수트는 종종 [19]직물로 만들어지지만 이에 국한되지는 않는다.

작용 범주는 외골격을 능동적 작용과 수동적 작용으로 구분하여 사용자에게 제공하는 도움의 유형을 설명합니다.액티브 클래스는 사용자에게 "능동적인" 도움을 주는 외골격으로 구성됩니다. 즉, 이러한 외골격은 사용자가 에너지를 가할 필요 없이 움직임을 수행합니다.이동을 수행하는 데 필요한 에너지는 외부 소스에 의해 공급됩니다.반면 수동 클래스는 사용자가 작업을 위해 이동을 수행해야 하는 외골격으로 구성됩니다. 이러한 외골격에는 전원이 없습니다.따라서 사용자는 이동을 수행해야 하며, 이를 수행하는 동안 외골격은 [19]이동을 용이하게 합니다.

동력 기술은 크게 4가지 클래스로 구분되며, 하이브리드용 클래스와 일반적이지 않은 다른 전력 기술용 클래스가 있습니다.네 가지 주요 클래스는 전기, 유압 및 공압 액추에이터를 능동적 동작으로, 기계 시스템을 [19]수동적 동작으로 구성합니다.

외골격의 목적은 외골격이 무엇에 사용될지를 정의합니다.이 카테고리에는 복구와 성능의 두 가지 클래스만 있습니다.회복 외골격은 재활에 사용되며 성능 외골격은 보조에 [19]사용됩니다.

마지막 범주는 외골격이 만들어진 적용 영역을 포함한다.각 외골격은 하나 이상의 등급에 속할 수 있습니다.밀리터리 클래스는 육군, 해군, 공군 또는 기타 군사 부문과 관련된 활동에 사용되는 모든 외골격으로 구성됩니다.의료 클래스는 임상 활동에 관여하거나 일반적으로 모든 병원/임상학에서 사용되는 외골격으로 구성됩니다.또한 회복 외골격은 일반적으로 의료 등급으로 분류된다.또한, 연구 클래스는 현재 연구 개발 단계에 있는 외골격으로 구성되어 있습니다.산업계급은 이름에서 알 수 있듯이 산업활동을 위해 특별히 만들어진 외골격을 포함한다.이러한 외골격은 장기적인 신체적 손상을 회피하기 위해 병리 없이 사람들이 사용하는 것이 특징이다.이 설명은 군사용 외골격에도 적용된다.민간 클래스는 사람들이 집이나 공공 장소에서 사용할 수 있도록 만든 외골격의 복구 또는 성능을 위한 것으로, 사람들이 혼자서는 쉽게 수행할 수 없는 작업을 지원한다.마지막으로, 애플리케이션이 이전 등급에 [19]맞지 않는 외골격에 대한 등급이 있습니다.

적용들

일본에서 시판되는 하이브리드 보조 팔다리 전동 외골격 슈트의 Steve Jurvetson

의료의

예를 들어 척수 손상 후 완전한 하반신 마비가 있는 경우, 신경근 및 골격 시스템의 구조적 및 기능적 특성이 너무 제한적이어서 정형외과로 동원할 수 없는 경우 외골격은 보조기 공급을 위한 추가 옵션이 될 수 있다.완전 하반신 마비(ASIA A) 환자에서, 흉추(T12) 위의 병변 높이에 대한 이 기준에서 정형외과 대안으로 외골격이 흥미롭다.불완전한 하반신마비(ASIA B-D) 환자에서는 환자 자신의 활동을 성공적으로 촉진하기 [20][21][22]위해 정형외과가 T12 이상의 병변 높이에 적합하다.정형외과와는 대조적으로, 외골격은 활동적인 근육의 대부분을 차지하는 반면, 정형외과는 근육의 회복을 활성화하기 위한 것이다.또한 동력 외골격은 시스템 보조 [23]보행을 가능하게 함으로써 다리 사용을 상실한 개인의 삶의 질을 향상시킬 수 있다."단계 재활 로봇"이라고 불릴 수 있는 외골격은 뇌졸중, 척수 손상 또는 [24]노화 중 재활에도 도움이 될 수 있다.몇 가지 프로토타입 외골격이 [25][26]개발 중입니다.Ekso Bionics가 만든 Ekso GT는 미국 식품의약국(FDA)이 뇌졸중 [27]환자를 위해 승인한 최초의 외골격이다.독일 인공 지능 연구 센터는 두 개의 범용 동력 외골격인 CAPIO와[28][29] [30]VI-Bot을 개발했습니다.이것들은 주로 원격 조작에 사용됩니다.수술 시 정밀도를 [31]높이고 간호사가 무거운 환자를 옮기고 [32]운반할 수 있도록 외골격 기술도 개발되고 있다.

군사의

DARPA에 의해 개발된 외골격

군인들의 요구를 충족시키는 전신복 개발은 어려운 것으로 입증되었다.DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 2011년 9월에[34] Warrior Web[33] 프로그램을 개시해, 하버드 대학의 Wyss [35]Institute가 개발한 「소프트 엑소수트」를 포함한, 몇개의 시제품을 개발해 자금을 조달하고 있습니다.2000년대 초, DARPA는 첫 번째 Sarcos 전신, 동력 외골격 시제품에 자금을 지원했습니다. 이 시제품은 유압으로 작동되어 6,800와트의 [36]전력을 소비했습니다.2010년까지 DARPA와 Sarcos는 이를 3,000와트로 절반 이상 줄였지만 여전히 외부 골격을 전원에 연결해야 했습니다.현재, Sarcos Guardian XO는 리튬 이온 배터리로 구동되며 군사 물류 애플리케이션에 [36]적용할 수 있습니다.2019년, 미 육군의 탈로스 외골격 프로젝트가 [37]보류되었다.피로를 줄이고 [38]생산성을 높이기 위해 다양한 "슬림 다운" 외골격이 전장에서 사용하기 위해 개발되었습니다.예를 들어, 록히드 마틴의 ONYX 수트는 어려운 [39]지형을 건너는 것과 같이 "무릎 집약적인" 임무를 수행하는 군인들을 지원하는 것을 목적으로 한다.Leia Stirling의 그룹은 외골격이 군인의 반응 [40]시간을 줄일 수 있다는 것을 알아냈다.

민간의

소방관들과 다른 구조대원들이 무거운 [41]장비를 들고 계단을 오를 수 있도록 외골격들이 개발되고 있다.

산업

수동형 외골격 기술은 자동차 업계에서 작업자 부상(특히 어깨와 척추)을 줄이고 [42][43]피로로 인한 오류를 줄이는 것을 목표로 점점 더 많이 사용되고 있습니다.그들은 또한 [44]물류에서 사용하기 위해 검토되고 있다.

이러한 시스템은 두 가지 [45]범주로 나눌 수 있습니다.

  • 어깨 굽힘 방지 운동을 보조하기 위한 상부 허리용 외골격
  • 수동 리프팅 작업을 보조하기 위한 허리 지지대용 외골격.

가장 광범위한 적용을 위해 산업용 외골격은 가볍고 편안하며 안전해야 하며 환경 [46]파괴를 최소화해야 한다.일부 애플리케이션의 경우 전신 동력복보다 단일 관절 외골격([46]즉, 특정 작업에 관여하는 팔다리만 보조하기 위한 것)이 더 적합하다.전신 [47][48]동력 외골격은 산업 환경에서 무거운 부하를 보조하고 원자력 발전소 [49]유지 보수와 같은 특수 애플리케이션을 위해 개발되었다.

그러나 산업 적용에서 외골격의 생체역학적 효율은 여전히 대부분 알려져 있지 않다.기업은 외골격을 사용하는 작업장에 대해 위험 평가를 수행해야 합니다.독일 사회재해보험의 산업안전보건연구소는 외골격과 그 사용에 대한 위험성 평가 초안을 개발했다.안전 평가는 기계 안전, 개인 보호 장비, 작업 중 신체적 스트레스 위험 분석 등 다양한 경험을 바탕으로 이루어집니다.시중에서 구할 수 있는 외골격은 제조사의 [50]주장에도 불구하고 안전 측면을 충분히 고려하지 못하는 경우가 많다.

상품들

동력원으로 사용하여

  • 일과 산업 설립된 수동적인 치열 교정기를 기반으로 한 Japet 외골격은 전동 암성 갑각류로 피로 postpones 그것은 동료들의 능력을 복원하려는, 고통을 가라앉혀 주고, 사용자의 움직임 다음 목표로 하고 있다.[표창 필요한]
  • Parker Hannifin의 Indego Exoskeleton은 척추 부상 환자와 뇌졸중 환자가 걸을 수 [51][52]있도록 도와주는 FDA-Cleared 전기 구동식 다리 지지 시스템입니다.
  • ReWalk는 척추손상(SCI)으로 인한 하반신 마비 등 하반신 장애를 가진 사람들이 스스로 일어서고, 걷고,[53] 계단을 오르내릴 수 있도록 하는 전동식 엉덩이와 무릎 모션을 특징으로 합니다.같은 제조사의 보다 단순한 시스템인 ReStore는 보행 재트레이닝을 지원하기 위해 하나의 다리에 부착되며 2019년 [53]FDA의 승인을 받았다.
  • Ekso Bionics의 EskoGT는 하반신 마비 환자가 목발이나 [54]보행기로 서고 걸을 수 있도록 하는 유압식 외골격 시스템입니다.그것은 [27]2019년에 FDA에 의해 승인되었다.
  • SuitX의 Phoenix는 모듈러형으로 가볍고 저렴한 외골격으로 하반신 마비 환자가 시속 1.8km(1.1mph)[55]로 걸을 수 있는 배터리 백팩으로 구동됩니다.
  • 사이버다인의 HAL은 여러 [56]가지 구성으로 제공되는 웨어러블 로봇이다.HAL은 현재 일본과 미국 병원에서 사용되고 있으며 [26][57]2013년에 글로벌 안전 인증을 받았습니다.
  • 혼다의 워킹 어시스트 장치는, 보행에 어려움을 겪고 있는 사람을 서포트하지 않는 것을 돕는 부분적인 외골격입니다.2019년 [58]FDA에 의해 사전 시장 공지를 받았다.
  • 유럽우주국은 EXARM, X-Arm-2 및 SAM 외골격을 포함한 로봇 원격 조작을 위한 인체공학적 외골격을 개발했다.우주인 같은 로봇을 원격 [59]조작하는 것이 목적이다.
  • 2018년 스페인 외골격 공급업체인 고고아 모빌리티는 유럽 기업 최초로 의료용 [60]하체 HANK 외골격에 대한 CE 승인을 받았습니다.CE 승인에는 척추 손상(SCI), 후천성 뇌 손상(ABD) 및 신경변성 질환으로 인한 재활에 대한 HANK 사용이 포함되었습니다.2020년 2월 Belk라는 무릎 전용 외골격도 CE 승인을 받았다.
  • Roam Robotics는 스키어와 스노보더를 [61]위한 부드러운 외골격을 생산합니다.
  • Wandercraft는 목발을 [62]동시에 사용해야 하는 대부분의 동력 의료용 외골격과는 달리 사용자가 손을 놓고 걸을 수 있는 최초의 동력 외골격인 Atalante를 생산한다.
  • 사르코스는 200파운드(91kg)[63][64]까지 들어올릴 수 있는 전신 동력 외골격인 가디언 XO를 공개했다."알파" 버전은 델타 항공과 [65]함께 2020 소비자 가전 전시회에서 시연되었습니다.

프로젝트 보류/포기

  • 록히드마틴의 휴먼 유니버설 로드 캐리어(HULC)는 정장 착용으로 인해 사용자가 트레드밀을 [66]걷는 동안 훨씬 더 많은 에너지를 소비한다는 실험 결과가 나온 후 폐기되었다.
  • 버클리 Lower Extremy Ex골격(BLEEX)은 무거운 [67]짐을 나르기 위한 기계식 금속 다리 교정기, 동력 장치 및 배낭과 같은 프레임으로 구성되었습니다.BLEEX용으로 개발된 기술은 SuitX의 [68]Phoenix로 이어졌다.
  • 2013년 겐트 대학의 WALL-X 프로젝트는 정상 보행의 대사 비용을 절감하는 것을 보여주었다.이 결과는 인간-외골격 [69]상호작용의 생체역학에 대한 연구를 기반으로 대조군을 최적화함으로써 달성되었다.

제한 사항 및 설계 문제

모바일 보조 장치는 사용 [70]편의성이 떨어지기 때문에 자주 버려집니다.사용 편의성의 주요 척도에는 기기가 동작 중 소비되는 에너지를 감소시키는지 여부와 사용하기에 안전한지 여부가 포함된다.엔지니어가 직면한 설계상의 문제는 다음과 같습니다.

전원 장치

동력 외골격의 엔지니어 및 설계자가 직면한 가장 큰 문제 중 하나는 전원 [71]공급입니다.이는 외골격을 "현장"에서 착용하려는 경우, 즉 외골격을 전원에 연결할 수 있는 상황 밖에서 착용하려는 경우에 특히 문제가 된다.배터리를 자주 교체하거나 [71]재충전해야 하며,[72] 열 폭주로 인해 폭발할 위험이 있습니다.Sarcos에 의하면, 동사는 배터리 테크놀로지, 특히 소비와 관련된 이러한 문제의 일부를 해결했습니다.이것에 의해, Guardian XO의 동작에 필요한 전력을 500와트 이하로 삭감해,[36] 유닛의 전원을 끄지 않고 배터리를 「핫 스왑」할 수 있게 되었습니다.내연 엔진 전원 공급 장치는 높은 에너지 출력을 제공하지만, 배기 가스, 열 및 원활한 [73]전력 조절이 불가능한 문제가 있습니다.수소 전지는 일부 프로토타입에[74] 사용되었지만 몇 가지 문제를 [75]겪기도 한다.

스켈레톤

초기 외골격은 강철과 알루미늄과 같이 저렴하고 몰딩하기 쉬운 재료를 사용했습니다.그러나 강철은 무겁고 동력 외골격은 자신의 무게를 극복하기 위해 더 열심히 일해야 하므로 효율이 떨어집니다.알루미늄 합금은 가볍지만 피로를 [76]빨리 극복합니다.섬유유리, 탄소섬유 및 탄소나노튜브는 [77]중량당 강도가 상당히 높습니다.유연한 의류에 모터와 제어 장치를 부착하는 "부드러운" 외골격 또한 [78]개발 중이다.

액튜에이터

공기 근육

조인트 액튜에이터는 가볍지만 강력하다는 도전에 직면해 있습니다.사용되는 기술에는 공압식 액티베이터,[61] 유압 실린더 [79]및 전자 서보 모터 [80]등이 있습니다.탄성 액튜에이터는 인간의 팔다리의 뻣뻣함을 시뮬레이션하고 촉각을 [81]제공하기 위해 조사되고 있다.공기 근육, 편조 공압 액추에이터 또는 McKibben 공기 근육은 촉각 [82]피드백을 향상시키기 위해 사용됩니다.

관절 유연성

인체 해부학의 유연성은 전통적인 "하드" 로봇의 설계상의 문제입니다.엉덩이, 어깨 등 인간의 여러 관절은 볼과 소켓 관절로, 몸 안에 회전 중심이 있다.정확히 닮은 사람은 없기 때문에 관절의 자유도를 완전히 흉내내는 것은 불가능하다.대신, 외골격 조인트는 일반적으로 각 주요 [70]회전마다 1개의 자유도를 갖는 일련의 힌지로 모델링됩니다.

척추가 효과적으로 제한된 운동 볼 관절의 더미이기 때문에 척추 유연성은 또 다른 도전 과제이다.사람의 척추의 전체 운동 범위와 쉽게 일치할 수 있는 단순한 단일 축 힌지 조합은 없습니다.정확한 정렬이 어렵기 때문에 장치에는 종종 잘못된 정렬을 보완하는 기능이 포함되어 있습니다.[83]

부드러운 외골격은 신체에 따라 구부러지며 이러한 문제 [84]중 일부를 해결합니다.

전원 제어 및 변조

성공적인 외골격은 예를 들어 작업 [70]수행에 필요한 에너지를 줄임으로써 사용자에게 도움이 되어야 한다.움직임의 특성, 범위 및 힘에 대한 개별적인 변화는 표준화된 장치가 적절한 시점에 적절한 양의 지원을 제공하는 것을 어렵게 한다.걷기의 에너지 비용을 자동으로 최적화하기 위해 제어 매개변수를 조정하는 알고리즘이 [85][86]개발 중입니다.인간 신경계와 전동식 보철물("신경 태아 설계") 사이의 직접적인 피드백도 몇몇 눈에 띄는 [87]사례에서 구현되었다.

사용자 크기 변화에 대한 적응

인간은 골격 뼈 길이와 사지 및 몸통 둘레 모두에서 광범위한 물리적 크기 차이를 보이므로, 외골격은 개별 사용자에게 적합하거나 적합해야 한다.군사 애플리케이션에서는 사용자에게 외골격을 발급하기 위해 승인된 신체 크기를 요구함으로써 이 문제를 해결할 수 있습니다.신체 크기 제한은 이미 군대에서 항공기 조종사와 같은 직업에 대해 일어나고 있는데, [88]이는 매우 크고 작은 사람들에게 좌석과 조종 장치를 설치하는 문제 때문이다.부드러운 외골격의 경우 이는 문제가 [84]되지 않습니다.

건강과 안전

외골격은 육체 노동의 스트레스를 줄일 수 있지만 [1]위험을 초래할 수도 있습니다.미국 질병통제예방센터(CDC)는 낙하물체를 피할 수 없는 이동성 부족,[89] 무게중심의 이동에 따른 잠재적 추락 등 근로자들에게 잠재적인 새로운 위험요인과 이 기술의 이점을 다루기 위한 연구를 요청했다.

2018년 현재 미국 산업안전보건국은 외골격에 대한 안전 기준을 마련하지 않고 있다.국제 표준화 기구는 2014년에 안전 표준을 발표했으며,[1] ASTM International은 2019년부터 출시될 표준을 마련하고 있습니다.

주요 이벤트

  • Cybathlon - 최첨단 기술 지원 [90]시스템을 사용하여 신체 장애가 있는 사람들이 서로 경쟁하여 일상적인 작업을 완료하는 국제 대회입니다.

허구적 묘사

주요 기사:동력 외골격이 등장하는 영화 목록

동력 외골격은 공상과학 책과 미디어에 우주 해병, 광부, 우주 비행사, 식민지 [citation needed]개척자들을 위한 표준 장비로 등장합니다.로버트 A의 공상과학 소설 스타십 트루퍼스. 하인라인(1959)은 미래형 군용 [citation needed]갑옷의 개념을 도입한 것으로 알려져 있다.다른 예로는 토니 스타크의 아이언맨 슈트,[citation needed] 엘렌 리플리가 외계인의[citation needed] 제노모프 여왕과 싸우기 위해 사용한 로봇 외골격, 폴아웃 비디오 게임 프랜차이즈에서 [91][92][93]사용된 파워 아머 등이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Ferguson, Alan (September 23, 2018). "Exoskeletons and injury prevention". Safety+Health Magazine. Retrieved October 19, 2018.
  2. ^ Blake McGowan (2019-10-01). "Industrial Exoskeletons: What You're Not Hearing". Occupational Health & Safety. Retrieved 2018-10-10.
  3. ^ Li, R.M.; Ng, P.L. (2018). "Wearable Robotics, Industrial Robots and Construction Worker's Safety and Health". Advances in Human Factors in Robots and Unmanned Systems. Advances in Intelligent Systems and Computing. 595: 31–36. doi:10.1007/978-3-319-60384-1_4. ISBN 9783319603834.
  4. ^ Koopman, Axel S.; Kingma, Idsart; Faber, Gert S.; de Looze, Michiel P.; van Dieën, Jaap H. (23 January 2019). "Effects of a passive exoskeleton on the mechanical loading of the low back in static holding tasks" (PDF). Journal of Biomechanics. 83: 97–103. doi:10.1016/j.jbiomech.2018.11.033. ISSN 0021-9290. PMID 30514627.
  5. ^ Bosch, Tim; van Eck, Jennifer; Knitel, Karlijn; de Looze, Michiel (1 May 2016). "The effects of a passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in forward bending work". Applied Ergonomics. 54: 212–217. doi:10.1016/j.apergo.2015.12.003. ISSN 0003-6870. PMID 26851481.
  6. ^ 야긴, 니콜라스'걷기 편한 옷차림'미국 특허 44,684는 1890년 2월 11일에 출원하여 1890년 11월 18일에 발행되었다.
  7. ^ 켈리, C레슬리."보행자"미국 특허 1,308,675는 1917년 4월 24일에 제출되어 1919년 7월 1일에 발표되었습니다.
  8. ^ "Final Report On Hardiman I Prototype For Machine Augmentation Of Human Strength And Endurance" (PDF). Defense Technical Information Center. August 30, 1971. Archived from the original (PDF) on July 6, 2019. Retrieved July 5, 2019.
  9. ^ Keller, Mike (August 25, 2016). "Do You Even Lift, Bro? Hardiman Was GE's Muscular Take On The Human-Machine Interface". GE Reports. Retrieved July 6, 2019.
  10. ^ Bellis, Mary. "Exoskeletons for Human Performance Augmentation". ThoughtCo. Retrieved 2016-02-20.
  11. ^ Baldovino, Renann; Jamisola, Rodrigo, Jr. (2017). "A survey in the different designs and control systems of powered-exoskeleton for lower extremities" (PDF). Journal of Mechanical Engineering and Biomechanics, Rational Publication. 1 (4): 103–115. doi:10.24243/JMEB/1.4.192.
  12. ^ a b Vukobratovic, Miomir K. (February 7, 2017). "When Were Active Exoskeletons Actually Born?" (PDF). Robotics Laboratory. Retrieved June 8, 2019.
  13. ^ Hecht, Jeff (1986-09-25). Armour-suited warriors of the future. Issue 1527: New Scientist. p. 31.{{cite book}}: CS1 유지보수: 위치(링크)
  14. ^ Pope, Gregory T. (December 1, 1992). "Power Suits". Discover Magazine. Retrieved July 4, 2019.
  15. ^ "Giving the Gift of Walking – a 501 C3 nonprofit". They Shall Walk. 2013-01-24. Retrieved 2016-02-20.
  16. ^ Richman, Dan (March 11, 2005). "Man's dream is that Lifesuit will help paralyzed walk again". Seattle Post-Intelligencer. Retrieved July 4, 2019.
  17. ^ Reed, Monty K. (January 21, 2011). "Paralyzed Man Walks Again: Thanks to LIFESUIT prototype". They Shall Walk. Retrieved July 4, 2019.
  18. ^ Monty K Reed (October 10, 2014). "LIFESUIT Exoskeleton Gives the Gift of Walking so They Shall Walk". IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC 2014). IEEE: 382–385. doi:10.1109/GHTC.2014.6970309. ISBN 9781479971930. S2CID 35922757.
  19. ^ a b c d e f g h 드 라 테헤라, 하비에르 A.,.Bustamante-Bello, 로헬리오;Ramirez-Mendoza, 리카르도 a.;Izquierdo-Reyes, 하비에르(12월 24일 2020년)."체계적 검토 Exoskeletons의 장군이 분류 모델 제안을 향해".응용 과학. 11(1):76세입니다 doi:10.3390/app11010076.텍스트는 창조적 공용 귀인 4.0국제 라이센스 하에 가능하다 이 원본에서 복사되었다.
  20. ^ James W. Rowland, Gregory W. J. Hawryluk. "Current status of acute spinal cord injury pathophysiology and emerging therapies: promise on the horizon". JNS Journal of Neurosurgery. 25: 2, 6.[데드링크]
  21. ^ Burns, Anthony S.; Ditunno, John F. (15 December 2001). "Establishing Prognosis and Maximizing Functional Outcomes After Spinal Cord Injury: A Review of Current and Future Directions in Rehabilitation Management". Spine. 26 (24S): S137-45. doi:10.1097/00007632-200112151-00023. ISSN 0362-2436. PMID 11805621. S2CID 30220082. Retrieved 6 August 2021.
  22. ^ Kirshblum, Steven C.; Priebe, Michael M. (March 2007). "Spinal Cord Injury Medicine. 3. Rehabilitation Phase After Acute Sinap CordInjury". Spinal Cord Injury Medicine. 88. Retrieved 6 August 2021.
  23. ^ Ashley, Steven (February 21, 2017). "Robotic exoskeletons are changing lives in surprising ways". NBC News. Retrieved July 4, 2019.
  24. ^ Reuters (April 12, 2017). "One step at a time: Rehabilitation robots that will keep 'elderly' mobile". The Express Tribune. Retrieved July 4, 2019.
  25. ^ Moore, Elizabeth Armstrong (March 15, 2011). "HAL-5: The exoskeleton robot 'to suit you'". CNET. Retrieved July 4, 2019.
  26. ^ a b Osbun, Ashley (February 8, 2019). "Patients Walk Again with the HAL Exoskeleton". Electronic Component News. Retrieved July 5, 2019.
  27. ^ a b Strickland, Eliza (September 30, 2016). "Demo: The Ekso GT Robotic Exoskeleton for Paraplegics and Stroke Patients". IEEE Spectrum. Retrieved July 4, 2019.
  28. ^ Dormehli, Luke (November 15, 2016). "Wearable exoskeleton lets researchers in Russia control a robot in Germany". Digital Trends. Retrieved July 4, 2019.
  29. ^ "Capio". Robotics Innovation Center—DFKI. 2013-12-31. Retrieved 2016-02-08.
  30. ^ "VI-Bot". Robotics Innovation Center—DFKI. 2010-12-31. Retrieved 2016-02-08.
  31. ^ Franco, Michael (March 15, 2017). "Hand-mounted exoskeleton system helps surgeons get a grip". New Atlas. Retrieved July 4, 2019.
  32. ^ Gilhooly, Rob (17 June 2012). "Exoskeletons await in work/care closet". The Japan Times Online. Retrieved 21 August 2013.
  33. ^ "Warrior Web". Defense Advanced Research Projects Agency. Retrieved July 4, 2019.
  34. ^ RBR Staff (2015-02-21). "Ekso Selected to Participate in Warrior Web Task B". Robotics Business Review. Retrieved 2018-09-04.
  35. ^ Kusek, Kristen (September 11, 2014). "The $3 million suit". Harvard Gazette. Retrieved July 5, 2019.
  36. ^ a b c Freedberg Jr., Sydney J (March 18, 2019). "SOCOM Tests Sarcos Exoskeleton (No, It Isn't 'Iron Man')". Breaking Defense. Retrieved March 10, 2021.
  37. ^ Egozi, Arie (May 24, 2019). "SOCOM's Iron Man Must Die, So Iron Man Spinoffs Might Live". Breaking Defense. Retrieved July 4, 2019.
  38. ^ Adams, Eric (June 28, 2018). "Power-multiplying exoskeletons are slimming down for use on the battlefield". Popular Science. Retrieved July 4, 2017.
  39. ^ Santana, Marco (January 4, 2019). "Lockheed Martin shows off Orlando-built exoskeleton tech for U.S. Army". Orlando Sentinel. Retrieved July 4, 2019.
  40. ^ "Leia Stirling leads study on exoskeletons and decision making". Harvard-MIT Health Sciences and Technology. October 4, 2018. Retrieved July 24, 2019.
  41. ^ Ridden, Paul (April 18, 2018). "Auberon exoskeleton takes the strain out of firefighting in towering infernos". New Atlas. Retrieved July 4, 2019.
  42. ^ Marinov, Borislav (May 15, 2019). "Passive Exoskeletons Establish A Foothold In Automotive Manufacturing". Forbes. Retrieved July 5, 2019.
  43. ^ Stuart, S. C. (June 18, 2018). "Checking Out Ford's Factory Floor Exoskeletons". PC Magazine. Retrieved July 5, 2019.
  44. ^ "Exoskeletons for Logistics". VIL. Retrieved 16 January 2020.
  45. ^ Spada, Stefania; Ghibaudo, Lidia; Gilotta, Silvia; Gastaldi, Laura; Cavatorta, Maria Pia (1 July 2018). "Analysis of Exoskeleton Introduction in Industrial Reality: Main Issues and EAWS Risk Assessment". Advances in Physical Ergonomics and Human Factors. Advances in Intelligent Systems and Computing. Vol. 602. pp. 236–244. doi:10.1007/978-3-319-60825-9_26. ISBN 9783319608242. ISSN 2194-5357.
  46. ^ a b Voilqué, Anthony; Masood, Jawad; Fauroux, J.C.; Sabourin, Laurent; Guezet, Olivier (March 25, 2019). "Industrial Exoskeleton Technology: Classification, Structural Analysis, and Structural Complexity Indicator". 2019 Wearable Robotics Association Conference (WearRAcon): 13–20. doi:10.1109/WEARRACON.2019.8719395. ISBN 97815386-80568. S2CID 169037039.
  47. ^ Looze, Michiel P. de; Bosch, Tim; Krause, Frank; Stadler, Konrad S.; O’Sullivan, Leonard W. (May 3, 2016). "Exoskeletons for industrial application and their potential effects on physical work load". Ergonomics. 59 (5): 671–681. doi:10.1080/00140139.2015.1081988. hdl:10344/5646. ISSN 0014-0139. PMID 26444053. S2CID 1135619.
  48. ^ Haridy, Rich (January 3, 2019). "Battery-powered, full-body exoskeleton lets users lift 200 pounds". New Atlas. Retrieved July 4, 2019.
  49. ^ Hornyak, Tim (June 2, 2014). "Panasonic's robotic exoskeletons could help nuclear plant workers". Computerworld. Retrieved July 5, 2019.
  50. ^ "Exoskeletons". IFA. Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung. Retrieved 15 June 2020.
  51. ^ Alexander, Dan (15 April 2015). "Innovation Factory: How Parker Hannifin Pumps Out Breakthrough Products". Forbes. Retrieved 21 June 2017.
  52. ^ Freeman, Danny (July 1, 2019). "Exoskeleton Device Donated to San Diego VA Will Help Rehabbing Vets". NBC 7 San Diego. Retrieved July 5, 2019.
  53. ^ a b Fanning, Paul (October 11, 2012). "Bionic exoskeleton could transform lives of paraplegics". Eureka!. Retrieved July 5, 2019.
  54. ^ Jacobs, Melissa (May 2019). "Through the Help of a Robotic Exoskeleton, a Collegeville Man Gets a Chance to Walk Again". Main Line Today. Retrieved July 5, 2019.
  55. ^ Brewster, Signe (February 1, 2016). "This $40,000 Robotic Exoskeleton Lets the Paralyzed Walk". MIT Technology Review. Retrieved July 7, 2019.
  56. ^ Maloney, Dan (January 28, 2019). "The Cyborgs Among Us: Exoskeletons Go Mainstream". Hackaday. Retrieved July 7, 2019.
  57. ^ "Japan's Robot Suit Gets Global Safety Certificate". IndustryWeek. Agence France-Presse. 27 February 2013. Retrieved 25 October 2017.
  58. ^ Davies, Chris (January 10, 2019). "Honda's exoskeleton is one (assisted) step closer to launch". SlashGear. Retrieved July 5, 2019.
  59. ^ "The ESA Exoskeleton". European Space Agency. Retrieved July 5, 2019.
  60. ^ "Gogoa Mobility Robots announces CE Mark Approval for HANK Exoskeleton". Business Insider. 22 October 2018. Retrieved 5 August 2020.
  61. ^ a b Ackerman, Evan (March 6, 2018). "Roam Robotics Announces $2500 Soft Exoskeleton For Skiers and Snowboarders". IEEE Spectrum. Retrieved July 6, 2019.
  62. ^ Dent, Steve (27 September 2017). "Wandercraft's exoskeleton was made to help paraplegics walk". Engadget. Retrieved 4 March 2020.
  63. ^ Salter, Jim (22 January 2020). "Sarcos offers fully mobile, insanely strong industrial exoskeletons". Ars Technica. Retrieved 6 April 2021.
  64. ^ Maronov, Bobby (10 December 2019). "Guardian XO Alpha: Up Close and Personal with the Sarcos Robotics Full-Body Powered Exoskeleton". Exoskeleton Report. Retrieved 6 April 2021.
  65. ^ German, Kent; Collins, Katie (7 January 2020). "Delta reveals exoskeletons, free Wi-Fi and a binge button at CES 2020". CNET. Retrieved 6 April 2021.
  66. ^ Cornwall, Warren (October 15, 2015). "Feature: Can we build an 'Iron Man' suit that gives soldiers a robotic boost?". American Association for the Advancement of Science. Retrieved July 5, 2019.
  67. ^ Yang, Sarah (March 3, 2004). "UC Berkeley researchers developing robotic exoskeleton that can enhance human strength and endurance". University of California, Berkeley. Retrieved July 4, 2019.
  68. ^ Affairs, Public; Berkeley, U. C. (February 4, 2016). "UC Berkeley exoskeleton helps the paralyzed to walk". University of California. Retrieved July 5, 2019.
  69. ^ Malcolm, Philippe; Derave, Wim; Galle, Samuel; De Clercq, Dirk; Aegerter, Christof Markus (13 February 2013). "A Simple Exoskeleton That Assists Plantarflexion Can Reduce the Metabolic Cost of Human Walking". PLOS ONE. 8 (2): e56137. Bibcode:2013PLoSO...856137M. doi:10.1371/journal.pone.0056137. PMC 3571952. PMID 23418524.
  70. ^ a b c Näf, Matthias B.; Junius, Karen; Rossini, Marco; Rodriguez-Guerrero, Carlos; Vanderborght, Bram; Lefeber, Dirk (September 1, 2018). "Misalignment Compensation for Full Human-Exoskeleton Kinematic Compatibility: State of the Art and Evaluation". Applied Mechanics Reviews. 70 (5): 050802. Bibcode:2018ApMRv..70e0802N. doi:10.1115/1.4042523. ISSN 0003-6900.
  71. ^ a b Meeting the Energy Needs of Future Warriors. National Academies Press. 31 August 2004. p. 40. ISBN 9780309165761. Retrieved 18 February 2016.
  72. ^ Liebscher, Alysha; Gayman, Gary (December 26, 2018). "Preventing Thermal Runaway in Electric Vehicle Batteries". Machine Design. Retrieved July 5, 2019.
  73. ^ Yellow Magpie (May 1, 2013). "Exoskeleton Suit Problems That Need To Be Overcome". Yellow Magpie. Retrieved July 5, 2019.
  74. ^ Kantola, Kevin (January 26, 2010). "HULC Robotic Exoskeleton Powered by Hydrogen Fuel Cell". Hydrogen Cars Now. Retrieved July 5, 2019.
  75. ^ "Hydrogen Storage Challenges". Energy.gov. Retrieved July 7, 2019.
  76. ^ Frumento, Christopher; Messier, Ethan; Montero, Victor (2010-03-02). "History and Future of Rehabilitation Robotics" (PDF). Worchetser Polytechnic Institute. Retrieved 2016-02-20.
  77. ^ Kerns, Jeff (January 8, 2015). "The Rise of the Exoskeletons". Machine Design. Retrieved July 6, 2019.
  78. ^ Heater, Brian (July 18, 2017). "ReWalk Robotics shows off a soft exosuit designed to bring mobility to stroke patients". TechCrunch. Retrieved July 6, 2019.
  79. ^ "Military exoskeletons uncovered: Ironman suits a concrete possibility". Army Technology. January 29, 2012. Retrieved July 6, 2019.
  80. ^ Ferris, Daniel P.; Schlink, Bryan R.; Young, Aaron J. (2019-01-01), "Robotics: Exoskeletons", in Narayan, Roger (ed.), Encyclopedia of Biomedical Engineering, Elsevier, pp. 645–651, ISBN 9780128051443
  81. ^ Siegel, R. P. (April 8, 2019). "Robotic Fingers Are Learning How to Feel". Design News. Retrieved July 6, 2019.
  82. ^ "Glove powered by soft robotics to interact with virtual reality environments". ScienceDaily. May 30, 2017. Retrieved July 6, 2019.
  83. ^ Näf, Matthias B.; Koopman, Axel S.; Baltrusch, Saskia; Rodriguez-Guerrero, Carlos; Vanderborght, Bram; Lefeber, Dirk (June 21, 2018). "Passive Back Support Exoskeleton Improves Range of Motion Using Flexible Beams". Frontiers in Robotics and AI. 5: 72. doi:10.3389/frobt.2018.00072. ISSN 2296-9144. PMC 7805753. PMID 33500951.
  84. ^ a b Davis, Steve (June 26, 2016). "Forget Iron Man: skintight suits are the future of robotic exoskeletons". The Conversation. Retrieved July 7, 2019.
  85. ^ Collins, Steve (June 22, 2017). "Exoskeletons Don't Come One-Size-Fits-All ... Yet". Wired. Retrieved July 8, 2019.
  86. ^ Arbor, Ann (June 5, 2019). "Open-source bionic leg: First-of-its-kind platform aims to rapidly advance prosthetics". University of Michigan News. Retrieved July 8, 2019.
  87. ^ Wakefield, Jane (July 8, 2018). "Exoskeletons promise superhuman powers". BBC. Retrieved July 8, 2019.
  88. ^ Cote, David O.; Schopper, Aaron W. (1984-07-01). "Anthropometric Cockpit Compatibility Assessment of US Army Aircraft for Large and Small Personnel Wearing a Cold Weather, Armored Vest, Chemical Defense Protective Clothing Configuration" (PDF). Defense Technical Information Center. Archived (PDF) from the original on March 2, 2016. Retrieved 2016-02-20.
  89. ^ Zingman, Alissa; Earnest, G. Scott; Lowe, Brian D.; Branche, Christine M. (June 15, 2017). "Exoskeletons in Construction: Will they reduce or create hazards?". Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved July 8, 2017.
  90. ^ "About CYBATHLON". CYBATHLON. Retrieved 1 September 2020.
  91. ^ Matulef, Jeffrey (2016-01-23). "Fallout 4 14.5 inch power armour figurine costs £279". Eurogamer. Retrieved 2020-10-30.
  92. ^ Machkovech, Sam (2018-11-13). "We unbox the $200 "power armor" Fallout 76 version so you don't have to". Ars Technica. Retrieved 2020-10-30.
  93. ^ Gonzalez, Oscar (2019-09-25). "Fallout Power Armor helmet recalled due to mold". CNET. Retrieved 2020-10-30.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 동력 외골격과 관련된 미디어가 있습니다.