Pol stoletja po začetku dela na področju eksoskeletov so prvi vzorci te opreme pripravljeni za polnopravno delo. Lockheed Martin se je pred kratkim pohvalil, da njegov projekt HULC (Human Universal Load Carrier) ni bil le testiran na terenu s Pentagonom, ampak je pripravljen za serijsko proizvodnjo. Eksoskelet HULC zdaj "diha v hrbet" z več podobnimi projekti drugih podjetij. Toda tako obilje modelov ni bilo vedno.
Pravzaprav se je ideja o ustvarjanju katere koli naprave, ki bi jo lahko nosila oseba in bistveno izboljšala njene fizične lastnosti, pojavila v prvi polovici prejšnjega stoletja. Vendar je bil do določenega časa le še en pojem piscev znanstvene fantastike. Razvoj praktično uporabnega sistema se je začel šele konec petdesetih let. General Electric je pod okriljem ameriške vojske začel projekt Hardiman. Tehnična naloga je bila drzna: eksoskelet iz GE naj bi osebi omogočal delovanje z obremenitvami, težkimi do tisoč in pol kilogramov (približno 680 kilogramov). Če bi bil projekt uspešno zaključen, bi imel Hardiman eksoskelet velike možnosti. Torej je vojska nameravala z novo tehnologijo olajšati delo orožnikov v letalskih silah. Poleg tega so bili "na vrsti" jedrski znanstveniki, gradbeniki in predstavniki številnih drugih panog. Toda tudi deset let po začetku programa inženirji družbe General Electric niso mogli prevesti vsega, kar je bilo zasnovano, v kovino. Zgrajenih je bilo več prototipov, vključno z delujočo mehansko roko. Ogromna kremplja Hardymena je imela hidravlični pogon in je lahko dvignila 750 kilogramov tovora (približno 340 kg). Na podlagi ene uporabne "rokavice" je bilo mogoče ustvariti drugo. Toda oblikovalci so se soočili z drugo težavo. Mehanske "noge" eksoskeleta niso želele delovati pravilno. Prototip Hardimana z eno roko in dvema podpornima nogama je tehtal manj kot 750 kilogramov, največja konstrukcijsko zmogljivost pa je bila manjša od lastne teže. Zaradi te teže in posebnosti centriranja eksoskeleta je pri dvigovanju tovora celotna konstrukcija pogosto začela vibrirati, kar je privedlo do večkratnega prevračanja. Z grenko ironijo so avtorji projekta ta pojav imenovali "mehanski ples svetega Vida". Ne glede na to, kako težko so se oblikovalci podjetja General Electric borili, jim ni uspelo obvladati poravnave in vibracij. Že na začetku sedemdesetih let je bil projekt Hardiman zaprt.
V naslednjih letih je delo v smeri eksoskeletov postalo neaktivno. Od časa do časa so se z njimi začele ukvarjati različne organizacije, vendar skoraj vedno želeni rezultat ni sledil. Hkrati namen ustvarjanja eksoskeleta ni bil vedno njegova vojaška uporaba. V sedemdesetih letih so zaposleni na Massachusetts Institute of Technology brez velikega uspeha razvili opremo tega razreda, namenjeno rehabilitaciji invalidov s poškodbami mišično -skeletnega sistema. Na žalost so takrat tudi inženirji ovirali sinhronizacijo različnih delov obleke. Treba je opozoriti, da imajo eksoskeleti veliko značilnih lastnosti, ki ne olajšajo njihovega ustvarjanja. Tako za znatno izboljšanje fizičnih sposobnosti človeškega operaterja je potreben ustrezen vir energije. Slednje pa poveča dimenzije in lastno težo celotnega aparata. Druga napaka je v interakciji osebe in eksoskeleta. Načelo delovanja takšne opreme je naslednje: oseba naredi kakršno koli gibanje z roko ali nogo. Posebni senzorji, povezani z njegovimi okončinami, sprejmejo ta signal in prenesejo ustrezen ukaz na sprožilne elemente - hidravlične ali električne mehanizme. Hkrati z izdajanjem ukazov ti isti senzorji zagotavljajo, da gibanje manipulatorjev ustreza premikom operaterja. Poleg sinhronizacije amplitud gibov se inženirji soočajo tudi z vprašanjem časa. Bistvo je, da ima vsak mehanik določen reakcijski čas. Zato ga je treba zaradi zadostne udobnosti pri uporabi eksoskeleta čim bolj zmanjšati. V primeru majhnih, kompaktnih eksoskeletov, ki jih zdaj poudarjamo, ima sinhronizacija gibanja ljudi in strojev posebno prednost. Ker kompaktni eksoskelet ne dovoljuje povečanja nosilne površine itd., Lahko mehanika, ki se nima časa premikati z osebo, negativno vpliva na uporabo. Na primer, nepravočasno premikanje mehanske "noge" lahko privede do dejstva, da oseba preprosto izgubi ravnotežje in pade. In to še zdaleč ni vse težave. Očitno je, da ima človeška noga manj stopenj svobode kot roka, da ne govorimo o roki in prstih.
Najnovejša zgodovina vojaških eksoskeletov se je začela leta 2000. Nato je ameriška agencija DARPA sprožila začetek programa EHPA (Exoskeletons for Human Performance Augmentation - Exoskeletons for povečanje človeške zmogljivosti). Program EHPA je bil del večjega projekta Land Warrior, ki je ustvaril videz vojaka prihodnosti. Vendar je bil leta 2007 Land Warrior odpovedan, vendar se je njegov del eksoskeleta nadaljeval. Cilj projekta EHPA je bil ustvariti t.i. popoln eksoskelet, ki je vključeval ojačevalnike za človeške roke in noge. Hkrati pa orožje ali zadržki niso bili potrebni. Uradniki, pristojni za DARPA in Pentagon, so se dobro zavedali, da trenutno stanje na področju eksoskeletov preprosto ne dopušča opremljanja z dodatnimi funkcijami. Zato projektni nalog programa EHPA pomeni le možnost dolgotrajnega nošenja vojaka v eksoskeletu bremena, težkega okoli 100 kilogramov, in povečanje njegove hitrosti gibanja.
Sacros in Univerza v Berkeleyju (ZDA) ter japonski Cyberdyne Systems sta izrazila željo po sodelovanju pri razvoju nove tehnologije. Dvanajst let je minilo od začetka programa in v tem času je sestava udeležencev doživela nekaj sprememb. Sacros je zdaj postal del koncerna Raytheon, oddelek univerze z imenom Berkeley Bionics pa je postal del Lockheed Martina. Tako ali drugače so zdaj v okviru programa EHPA ustvarjeni trije prototipni eksoskeleti: Lockheed Martin HULC, Cyberdyne HAL in Raytheon XOS.
Prvi od naštetih eksoskeletov - HULC - ne izpolnjuje v celoti zahtev DARPA. Dejstvo je, da 25-kilogramska konstrukcija vsebuje le sistem za podporo hrbta in mehanske »noge«. Ročna podpora se v HULC ne izvaja. Hkrati se fizične zmogljivosti operaterja HULC povečajo zaradi dejstva, da se skozi sistem za podporo hrbta večina obremenitve na rokah prenese na elemente sile eksoskeleta in na koncu "gre" v tla. Zahvaljujoč uporabljenemu sistemu lahko vojak nosi do 90 kilogramov tovora in hkrati doživi breme, ki ustreza vsem vojaškim standardom. HULC napaja litij-ionska baterija, ki zdrži do osem ur. V varčnem načinu lahko oseba v eksoskeletu hodi s hitrostjo 4-5 kilometrov na uro. Največja možna hitrost HULC je 17-18 km / h, vendar ta način delovanja sistema znatno skrajša čas delovanja od enega polnjenja baterije. V prihodnosti Lockheed Martin obljublja, da bo HULC opremil z gorivnimi celicami, katerih zmogljivost bo zadostovala za en dan delovanja. Poleg tega oblikovalci v naslednjih različicah obljubljajo "robotske" roke, kar bo znatno povečalo zmogljivosti uporabnika eksoskeleta.
Raytheon je doslej predstavil dva nekoliko podobna eksoskeleta z indeksima XOS-1 in XOS-2. Razlikujejo se po parametrih teže in velikosti ter posledično po številnih praktičnih značilnostih. Za razliko od HULC je družina XOS opremljena s sistemom za razbremenitev rok. Oba eksoskeleta lahko dvigneta približno 80-90 kilogramov lastne teže. Omeniti velja, da zasnova obeh XOS omogoča namestitev različnih manipulatorjev na mehanske roke. Treba je opozoriti, da imata XOS-1 in XOS-2 do zdaj znatno porabo energije. Zaradi tega še niso avtonomni in potrebujejo zunanje napajanje. Zato največja hitrost potovanja in življenjska doba baterije ne pridejo v poštev. Po mnenju Raytheona pa potreba po kabelskem napajanju ne bo ovira za uporabo XOS v skladiščih ali vojaških bazah, kjer obstaja ustrezen vir električne energije.
Tretji vzorec programa EHPA je Cyberdyne HAL. Danes je različica HAL-5 pomembna. Ta eksoskelet je do neke mere mešanica prvih dveh. Tako kot HULC ga lahko uporabljate neodvisno - baterije zdržijo 2,5-3 ure. Z družino XOS razvoj Cyberdyne Systems združuje "popolnost" zasnove: vključuje podporne sisteme za roke in noge. Nosilnost HAL-5 pa ne presega nekaj deset kilogramov. Podobno je s hitrostnimi lastnostmi tega razvoja. Dejstvo je, da se japonski oblikovalci niso osredotočili na vojaško uporabo, ampak na rehabilitacijo invalidov. Očitno takšni uporabniki preprosto ne potrebujejo visoke hitrosti ali nosilnosti. Skladno s tem, če bo vojsko zanimalo HAL-5 v trenutnem stanju, bo na njegovi podlagi mogoče izdelati nov eksoskelet, izostrjen za vojaško uporabo.
Od vseh možnosti za obetavne eksoskelete, ki so bile predložene na natečaj EHPA, je do zdaj testiranje opravil le HULC v povezavi z vojsko. Številne značilnosti drugih projektov še vedno ne omogočajo začetka poskusov na terenu. Septembra bo v delih poslanih več kompletov HULC za preučevanje značilnosti eksoskeleta v resničnih razmerah. Če bo vse potekalo brez težav, se bo obsežna proizvodnja začela v letih 2014–15.
Medtem bodo imeli znanstveniki in oblikovalci boljše zasnove in zasnove. Najbolj pričakovana inovacija na področju eksoskeletov so robotske rokavice. Obstoječi manipulatorji še niso zelo priročni za uporabo orodij in podobnih predmetov, namenjenih ročni uporabi. Poleg tega je ustvarjanje takšnih rokavic povezano s številnimi težavami. Na splošno so podobni tistim pri drugih sklopih eksoskeletov, vendar v tem primeru težave s sinhronizacijo poslabša veliko število mehanskih elementov, značilnosti gibanja človeške roke itd. Naslednji korak pri razvoju eksoskeletov bo ustvarjanje nevroelektronskega vmesnika. Zdaj premikanje mehanike nadzirajo senzorji in servo pogoni. Za inženirje in znanstvenike je bolj priročna uporaba krmilnega sistema z elektrodami, ki odstranjujejo človeške živčne impulze. Med drugim bo tak sistem zmanjšal reakcijski čas mehanizmov in posledično povečal učinkovitost celotnega eksoskeleta.
Kar zadeva praktično uporabo, se v zadnjih pol stoletja pogledi nanjo skoraj niso spremenili. Vojska še vedno velja za glavne uporabnike obetavnih sistemov. Lahko uporabijo eksoskelete za nalaganje in razkladanje, pripravo streliva, poleg tega pa v bojnih razmerah povečajo zmogljivosti borcev. Treba je opozoriti, da nosilnost eksoskeletov ne bo koristna samo za vojsko. Široka uporaba tehnologije, ki osebi omogoča znatno povečanje fizičnih sposobnosti, lahko spremeni obraz vse logistike in prevoza tovora. Na primer, čas nalaganja tovorne polprikolice v odsotnosti viličarja se bo skrajšal za več deset odstotkov, kar bo povečalo učinkovitost celotnega transportnega sistema. Nazadnje, eksoskeleti, ki jih nadzirajo živci, bodo invalidom pomagali podpirati ponovno polno življenje. Poleg tega se na nevroelektronski vmesnik polaga veliko upanja: v primeru poškodb hrbtenice itd. Pri poškodbah signali iz možganov morda ne dosežejo določenega področja telesa. Če jih "prestrežemo" na poškodovano območje živca in jih pošljemo v nadzorni sistem eksoskeleta, potem oseba ne bo več vezana na invalidski voziček ali posteljo. Tako lahko vojaški razvoj znova izboljša življenje ne le vojske. Zaenkrat se pri velikih načrtih spomnite na poskusno delovanje eksoskeleta Lockheed Martin HULC, ki se bo začelo šele jeseni. Na podlagi njegovih rezultatov bo mogoče oceniti obete celotne industrije in zanimanje zanjo od potencialnih uporabnikov.
