Аннотация: Технические подробности реверсивного экзоскелата. Идея, которую возможно воплотить в железе.
Реверсивный экзоскелет
Идея из фантастики.
Кое-кто считает, что фантастика должна выглядеть более-менее правдоподобно. Хотя бы научная фантастика, но не все так просто. Во время написания книги
"Киборг и мечта автобуса"
нужно было найти информацию о практическом использовании реверсивного экзоскелета.
Как ни странно, поисковики требуемого результата не дали. Статьи о настоящих экзоскелетах говорят лишь об их прямом использовании для увеличения силы человека или реабилитации после травм. Тем не менее, на данном этапе развития техники вполне возможно создать реверсивный экзоскелет.
Итак, реверсивный экзоскелет - это такой экзоскелет, в котором двигатели не облегчают, а усложняют движения человека. Своего рода тренажер с регулируемой нагрузкой.
Сейчас самым большим препятствием распространения обычных экзоскелетов является отсутствие аккумуляторов с приемлемым соотношением цены и емкости аккумуляторов.
Реверсивный экзоскелет стационарный. Достаточно включить в розетку или, в крайнем случае, подключить к бытовому электрогенератору.
Небольшой аккумулятор необходим лишь для того, чтобы корректно отключить систему и позволить человеку безопасно снять реверсивный экзоскелет в случае стихийных бедствий или аварийного отключения электропитания.
Предполагается два варианта его комплектации. Оба - стационарные.
Т.к. человек должен двигаться свободно, ступни экзоскелета будут играть роль подставки, на которую нужно стать, чтобы закрепить экзоскелет на себе. Это позволит свободно двигать ногами даже с вытянутыми носками.
В первом варианте реверсивный экзоскелет крепится на уровне поясницы к горизонтальной трубе, внутри которой проходят провода. Труба покрывается толстым слоем эластичного материала, чтобы случайно не удариться. Человек при этом может выполнять почти любые движения. Разумеется, при цирковой гибкости можно и головой до крепления достать, поэтому и нужно эластичное покрытие. Никакого вращения относительно крепления не предусмотрено, поэтому конструкцию такого типа очень легко изготовить.
Во втором варианте реверсивный экзоскелет крепится на уровне поясницы к трехосевому подвесу, вроде устройств для тренировки вестибулярного аппарата летчиков. Здесь тоже нужно эластичное покрытие для всех частей механизма, до которых в принципе можно дотянуться. Потребуются скользящие контакты, но для современной техники это не проблема.
В первом варианте повороты и вращение симулирует виртуальная реальность, а крепление жесткое. Т.е. в физическом мире головой вниз перевернуться нельзя.
Во втором виртуальная реальность тоже используется, но трехосевой подвес поворачивает экзоскелет спортсмена так, чтобы положение тела в физическом мире соответствовало его положению в виртуальной реальности. Это полезно для тренировки вестибулярного аппарата.
Безопасность.
Компьютер проверяет давление, пульс, частоту дыхания и температуру тела. В случае опасности для здоровья он реагирует соответственно. Это может быть предупреждение на экране виртуальной реальности, уменьшение нагрузки, ограничение амплитуды движений или принудительное прекращение тренировки.
Аналогично, если спортсмен выполняет движение, которое в физическом мире привело бы к травме, компьютер сообщает об этом.
Очевидно, это потребует калибровки или настройки реверсивного экзоскелета для каждого индивидуального спортсмена на основании медицинских норм. Также важно проверить и сохранить в памяти компьютера уровень подвижности суставов.
Например, гимнастка может легко растянуться в "шпагат". Обычный человек тоже может попытаться. При этом он должен не только получить сообщение, что это опасно. Реверсивный экзоскелет должен не допустить движения дальше безопасной амплитуды даже с размаха.
Варианты использования для спорта.
В прошлом веке спортсмену на беговой дорожке или велотренажере демонстрировали движущуюся навстречу дорогу. Научные исследования показали, что это улучшает результаты тренировок. С использованием виртуальной реальности спортсмен может почувствовать себя на стадионе, трассе или среди экзотических природных пейзажей.
Объединившись вместе, как в компьютерных играх, спортсмены могут играть в командные игры или устраивать соревнования. Они будут проходить с полной физической нагрузкой, но с ограничениями безопасности. В них могут участвовать спортсмены, которые находятся далеко друг от друга.
Если добавить компьютерную программу-тренера, можно освоить основы почти любого вида спорта. С учетом безопасности реверсивного экзоскелета, это станет доступно даже для жителей из отдаленных регионов.
Регулирование нагрузки позволит как отрабатывать движения в замедленном темпе, так и симулировать наличие утяжелителей, эспандеров и т.п. Например, движение в воде или в области пониженной гравитации, как на поверхности Луны.
Варианты использования для танцев.
Не секрет, что не каждому начинающему танцору удается найти хорошего тренера и подходящего партнера для танцев.
Компьютерный тренер в комплекте с реверсивным экзоскелетом могут легко решить эту проблему. Компьютер будет следить за точностью движений, а виртуальная реальность позволит не только тренироваться, но и соревноваться с танцорами со всего мира.
Мало того, используя свои двигатели, реверсивный экзоскелет может продемонстрировать и правильную осанку танцора, и точные движения, и смоделировать взаимодействие с партнером.
Варианты использования для компьютерных игр.
В условиях роста гиподинамии любая виртуальная реальность, где игрок должен приложить физические усилия, является шагом вперед. Кроме быстрых пальцев, разумеется. Дополненная реальность дает такую возможность, но не может обеспечить настолько высокий уровень безопасности, как реверсивный экзоскелет.
Конечно, нельзя не учитывать, что есть те, кто проводит дни напролет за играми. Они не смогут постоянно бегать в реверсивном экзоскелете, а некоторые едва способны пробежать стометровку. Но этот вопрос уже обсуждался во множестве фантастических книг и фильмов.
Книга "Киборг и мечта автобуса" описывает лишь один из возможных путей использования технологии реверсивного экзоскелета.
***
Идеи, что называется "лежащие на поверхности", рано или поздно находят свое воплощение. Возможно, немного пропаганды реверсивного использования экзоскелета поможет превратить эту идею в реальность чуть быстрее.