Podobnie jak większość ludzi, dowiedzieliśmy się o egzoszkieletach dzięki filmom science fiction, w tym jednym z najważniejszych: „Iron Man” i „Bionica”. Jednak z biegiem lat science fiction ustąpiło miejsca rzeczywistości dla całej światowej populacji, która dopiero niedawno o nich usłyszała. A jednak…egzoszkielety, ogólnie rzecz biorąc, istniały od czasów starożytnych, a następnie pojawiły się sporadycznie w średniowieczu, zanim doświadczyły boomu we wszystkich dziedzinach. W tym artykule przyjrzymy się ewolucji i najnowszym innowacjom w zakresie egzoszkieletów, a w szczególności Wojskowego, w celu oceny perspektyw tej gałęzi robotyki egzoszkieletowej.
Wojsko: między science fiction a rzeczywistością
Od medycyny po sport, logistykę i przemysł, egzoszkielety wykazały swoją ogromną zdolność do poprawy codziennego życia tysięcy osób o ograniczonej sprawności ruchowej oraz do zmniejszenia ryzyka wystąpienia zaburzeń układu mięśniowo-szkieletowego (MSD). Egzoszkielety wojskowe nie są fikcją, ale rzeczywistością. Te hybrydowe systemy łączą w sobie zaawansowaną inteligencję mechaniczną i sztuczną. Przełamują one ludzkie możliwości w tej dziedzinie poprzez zastosowania od logistyki po bezpośrednią walkę. 
Historia i ewolucja egzoszkieletów sięgają daleko wstecz. Od czasów starożytnych ludzie pragnęli wyposażyć się w skrzydła, by latać. Chociaż była to mitologia, ta historia dostarczyła szczegółów na temat ludzkiego geniuszu tamtych czasów i jego pragnienia latania (legenda o Ikarze). Pierwsze wojskowe egzoszkielety, jako takie, pochodzą ze średniowiecza, kiedy wojny i konflikty szalały w Europie i na całym świecie. Zbrojownia średniowiecznych rycerzy, chroniąca przed ciosami otrzymywanymi w walce. Tak narodziło się wojsko! Te wojskowe egzoszkielety nie były jednak tymi, które znamy dzisiaj, ponieważ ważyły ponad 30 kg i niebezpiecznie ograniczały mobilność podczas walki. Prawdziwy wojskowy egzoszkielet został zaprojektowany przez amerykańskiego inżyniera Ralpha Moshera w 1960 roku: Hardiman. W bazie prototyp miał unieść ładunek 680 kg (nic więcej!). Okazało się jednak, że jest to porażka operacyjna. Firma General Electric, dla której pracował Ralph Mosher, chciała wykorzystać go na lotniskowcach do zrzucania bomb. Działania innowacyjne w dziedzinie bioniki były nieskuteczne aż do 1970 roku.
Kwestie wojskowe, definicje i strategiczne
Wojskowe egzoszkielety przestały być mitem już od dziesięcioleci. Egzoszkielet z filmów science fiction rzeczywiście stał się rzeczywistością. Ale czym jest wojskowy egzoszkielet? To urządzenie przenośne jest zasilane przez system silników elektrycznych, pneumatycznych lub hydraulicznych, który umożliwia personelowi wojskowemu podczas szkolenia lub wykonywania wymagających zadań bez zmęczenia.Stworzony również w celu poprawy zdolności żołnierzy, pozwoli im podnosić ciężkie przedmioty, skakać wysoko i biegać szybciej. Celem jest zwiększenie skuteczności oddziałów wojskowych i zmniejszenie ryzyka urazów podczas misji i szkoleń. Oto trzy kraje prowadzące wyścig technologiczny: Stany Zjednoczone, Rosja i Chiny.Nie wahają się one przeznaczyć znacznych środków na badania i rozwój sił zbrojnych. Tak więc amerykańska agencja DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pracuje nad programem Warrior Web. Jest to dość lekki i elastyczny rodzaj odzieży, który zmniejszy zmęczenie i uszkodzenia układu mięśniowo-szkieletowego, jednocześnie poprawiając wydajność podczas misji.
Top 3 wojskowych egzoszkieletów w 2025 r.
Wybraliśmy trzy zaawansowane wojskowe egzoszkielety, które są już w użyciu lub wkrótce zostaną wprowadzone: Ratnik, ExoM i HULC.
Ratnik-3
Ten rosyjski egzoszkielet, sprzęt bojowy trzeciej generacji, jest flagowym modelem kraju. Oczekuje się, że zostanie wprowadzony do użytku w 2025 r. Dzięki silnikom serwomotorowym i systemowi wspomagania biomechanicznego jest w stanie przenosić ciężkie ładunki o masie do 140 kg.Ten bioniczny Iron Man posiada czujniki biometryczne oraz system namierzania celu wbudowany w hełm. Niektórzy uważają, że testy mogły zostać przeprowadzone podczas konfliktu w Syrii. Ratnik-3 powinien oficjalnie wejść do służby w 2025 r.
HULC (Ludzki uniwersalny nośnik ładunków)
Opracowany przez Lockheed Martin, HULC jest najczęściej stosowanym przez marines i armię USA. Wyposażony w pasywny system hydrauliczny, zmniejsza zmęczenie mięśni i pozwala na przenoszenie obciążenia 90 kg. Zasięg tego super egzoszkieletu wynosi osiem godzin, a akumulator można ładować w terenie. Jest on szczególnie przydatny do transportu dużych urządzeń i ewakuacji medycznej.
ExoM
ExoM posiada pasywną konstrukcję tytanową, która nie wymaga baterii. Jest to idealne rozwiązanie w terenie, ponieważ jego autonomia jest nieograniczona. Egzoszkielet ten został już przetestowany przez elitarne jednostki i łączy 99% amplitudy ruchu zapewniającej wysoką mobilność ze zwiększoną odpornością na ekstremalne warunki.
Zakres zastosowania egzoszkieletów – ograniczenia wojskowe i obecne
Zastosowanie egzoszkieletów w przyszłości jest wielorakie, ponieważ służą one jednocześnie jako wsparcie logistyczne w terenie podczas walki oraz jako specjalistyczny środek rozpoznawczy. Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Operacje bojowe
Siły zbrojne mogą przenosić ciężką broń w jednej ręce i z łatwością pokonywać przeszkody miejskie, wykonując skoki o wysokości 2 m. Ponadto zapewniają doskonałą ochronę balistyczną. Interfejs człowiek-maszyna służy do udostępniania danych taktycznych w czasie rzeczywistym dzięki komponentom technologicznym egzoszkieletu.
Wsparcie logistyczne
Nie należy lekceważyć wsparcia logistycznego wojskowych egzoszkieletów, ponieważ prototypy te pozwalają żołnierzom przenosić ładunki o masie do 180 kg. Ponadto tankowanie na linii frontu jest zautomatyzowane. Wojskowy port egzoszkieletu umożliwia wspomaganą ewakuację medyczną z możliwością przenoszenia nawet dwóch rannych jednocześnie.
Szczególne uznanie
Dzięki czujnikom wielospektralnym zintegrowanym z wojskowymi egzoszkieletami zwiększono możliwości modułów monitorujących. Ponadto na terenie działań wojennych następuje redukcja pierwotnego sygnatury termicznej i akustycznej. Niektóre egzoszkielety są zintegrowane z dronami taktycznymi w celu uzyskania lepszej wydajności. Egzoszkielety napotykają jednak ograniczenia, które wymagają innowacji w nadchodzących latach.
Ograniczenia energetyczne
- ograniczony czas pracy modeli aktywnych (od 2 do 8 godzin w zależności od modelu);
- zbyt długi czas ładowania (minimum 2 godziny);
- akumulatory wrażliwe na ekstremalne warunki temperaturowe;
- Waga akumulatorów do 8 kg w przypadku akumulatorów o dużej pojemności.
Ograniczenia ergonomiczne
- Bardzo długi czas adaptacji, wynoszący średnio 40 godzin;
- przegrzanie systemu po 90 minutach intensywnego użytkowania;
- Zakres ruchów w pozycji kucającej i czołgającej się jest dość ograniczony.
Bariery operacyjne
- wrażliwość na średnie impulsy elektromagnetyczne;
- Kompleksowa konserwacja w terenie wrogim;
- Wysoki koszt od 500 000 do 1,5 miliona dolarów;
- Krótki okres eksploatacji (3–5 lat).
Należy zauważyć, że ograniczenia te mogą w przyszłości ulec znacznej poprawie dzięki postępowi technologicznemu w armii.
Czego należy się spodziewać w nadchodzących latach?
Wojskowe egzoszkielety stają się prototypami o doskonałych parametrach. Egzoszkielet rodem z science fiction może wkrótce stać się rzeczywistością i przybrać postać jednego z bohaterów gier akcji Halo lub Iron Man. Oto nadchodzące innowacje w dziedzinie wojskowych egzoszkieletów.
Biomateriały do samonaprawy
W wojsku trwają prace nad wdrożeniem nanosyntetycznych materiałów nowej generacji, które łączą w sobie zarówno lekkość, jak i zdolność do samonaprawy. Są one inspirowane właściwościami tkanek biologicznych. Te rewolucyjne nowe kompozyty są wykonane z włókien węglowych lub stopów tytanu. Mają one tendencję do regeneracji w wyniku uszkodzeń, które mogą wystąpić podczas walki lub transportu logistycznego.
Zasilanie indukcyjne
System Ki dotyczy dostaw energii. Opracowany przez Konsorcjum Wireless Power, system ten umożliwia bezprzewodowe zasilanie egzoszkieletów robotycznych poprzez indukcję elektromagnetyczną. Ta zaawansowana technologia wyeliminuje kable, które nie zawsze są łatwe w obsłudze, i znacznie poprawi autonomię wojskowych egzoszkieletów. W tym celu stacje ładujące zostaną podłączone bezpośrednio do wojskowych egzoszkieletów.
Interfejsy mózg-maszyna
Trzeba powiedzieć, że sztuczna inteligencja również ma swój udział w koncepcji przyszłości. Rzeczywiście, francuski program FELIN 1.3 zbadał już tę ścieżkę intuicyjnego sterowania ruchami. Zmniejszy to nie tylko opóźnienie, ale również zmęczenie poznawcze, które może obniżyć koncentrację żołnierzy na terenie wroga. FELIN 1.3 wykorzysta sztuczną inteligencję do dekodowania sygnałów neuronowych w czasie rzeczywistym.
Wniosek
Egzoszkielety rodem z filmów science fiction otworzyły pole dla bioniki przyszłości wojskowej. Ten strategiczny sprzęt, daleki od urządzeń stosowanych w medycynie, łączy w sobie cechy egzoszkieletów przemysłowych i sportowych, zapewniając jednocześnie ochronę przed zagrożeniami wojennymi. Egzoszkielety wojskowe, dzięki zaawansowanej technologii hybrydowej, mechanicznej i sztucznej, zwiększają wytrzymałość żołnierzy, chronią ich w terenie, poprawiają ich funkcje poznawcze i zmniejszają zmęczenie mięśni, aby mogli dać z siebie wszystko. Zapewniają również niezaprzeczalną przewagę taktyczną dla armii. Nadal jednak istnieją wyzwania. Autonomia energetyczna, koszty produkcji i wdrażanie na dużą skalę wciąż ulegają poprawie.
Fascynuje Cię świat egzoszkieletów? Nasz blog Otwórz drzwi do technologii jutra!
