एक्सोस्केलेटन कैसे काम करेगा

यदि आप "आयरन मैन" कॉमिक पुस्तकों और फिल्मों के प्रशंसक हैं, तो आप शायद उस शक्तियुक्त, उड़ान-सक्षम कवच के सूट से मोहित हो गए हैं जो काल्पनिक उद्योगपति टोनी स्टार्क उस समय डालता है जब वह दुष्टों से लड़ने के लिए बाहर जाता है। क्या आसपास के लोगों में से एक होना अच्छा नहीं होगा?

आपको यह जानकर आश्चर्य हो सकता है कि, किसी दिन, आयरन मैन के सूट का केवल थोड़ा कम अविश्वसनीय संस्करण अमेरिकी सैनिकों को तेजी से दौड़ने, भारी हथियार ले जाने और युद्ध के मैदान में बाधाओं पर छलांग लगाने में सक्षम बना सकता है। और साथ ही, यह उन्हें गोलियों और बमों के प्रभाव से बचाएगा। सेना संचालित एक्सोस्केलेटन की अवधारणा पर काम कर रही है, जो 1960 के दशक से मानव शरीर और उसकी क्षमताओं को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन की गई तकनीक है। लेकिन इलेक्ट्रॉनिक्स और भौतिक विज्ञान में हालिया प्रगति ने आखिरकार इस विचार को व्यावहारिक बना दिया है।

2010 में, रक्षा ठेकेदार रेथियॉन ने प्रयोगात्मक एक्सओएस 2 का प्रदर्शन किया - अनिवार्य रूप से, मानव मस्तिष्क द्वारा निर्देशित एक पहनने योग्य रोबोट - जो उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक किसी भी प्रयास के बिना, एक बिना सहायता वाले मानव के रूप में दो से तीन गुना अधिक वजन उठा सकता है। एक अन्य कंपनी, ट्रेक एयरोस्पेस, स्प्रिंगटेल एक्सोस्केलेटन फ्लाइंग व्हीकल विकसित कर रही है, जो जेटपैक के साथ एक एक्सोस्केलेटन फ्रेम है, जो 70 मील प्रति घंटे (112.6 किलोमीटर प्रति घंटे) तक उड़ने में सक्षम हो सकता है और जमीन से हजारों फीट ऊपर गतिहीन हो सकता है। , साथ ही [स्रोत: हैनलॉन ]।

लेकिन सेना के अलावा अन्य लोगों को आगमन से लाभ हो सकता है। यह संभव है कि किसी दिन रीढ़ की हड्डी में चोट या मांसपेशियों को बर्बाद करने वाली बीमारियों वाले लोग पूरी तरह से सक्षम लोगों के रूप में आसानी से मिल सकते हैं, पूरे शरीर के उपकरणों के लिए धन्यवाद - अनिवार्य रूप से, पहनने योग्य रोबोट - जो उन्हें अपनी मांसपेशियों और तंत्रिकाओं को करने में सक्षम बनाता है नहीं कर सकता। इस तरह के संचालित एक्सोस्केलेटन के शुरुआती संस्करण, जैसे Argo Medical Technologies के $150,000 ReWalk उपकरण, पहले से ही बाज़ार में हैं [स्रोत: Argo Medical Technologies , Ugwu ]।

पावर्ड एक्सोस्केलेटन की भावी पीढ़ियां युद्ध के मैदान और मयूर अस्तित्व दोनों में कैसे क्रांति लाएंगी? और, रोजमर्रा के उपयोग के लिए संचालित एक्सोस्केलेटन को वास्तव में व्यावहारिक बनाने के लिए शोधकर्ताओं और डिजाइनरों को किन तकनीकी बाधाओं को दूर करना चाहिए?

सबसे पहले, आइए देखें कि अवधारणा कहां से आई और यह कैसे विकसित हुई है।

1. मानव वृद्धि का इतिहास
2. मॉर्फिंग मैन एंड मशीन
3. विकास की चुनौतियां

प्राचीन काल से योद्धा अपने शरीर पर कवच पहने हुए हैं, लेकिन यांत्रिक मांसपेशियों वाले शरीर का विचार 1868 में विज्ञान कथा में दिखाई दिया, जब एडवर्ड सिल्वेस्टर एलिस ने एक पैसा उपन्यास "द स्टीम मैन ऑफ द प्रेयरीज़" प्रकाशित किया। पुस्तक में एक विशाल ह्यूमनॉइड-आकार के भाप इंजन को दर्शाया गया है, जिसने अपने आविष्कारक, सरल जॉनी ब्रेनरड को उसके पीछे एक गाड़ी में 60 मील प्रति घंटे (96.5 किलोमीटर प्रति घंटे) की गति से खींचा, जबकि इसने भैंसों का पीछा किया और भारतीयों को आतंकित किया [स्रोत: लैंडन ].

1961 तक, मार्वल कॉमिक्स द्वारा काल्पनिक आयरन मैन के निर्माण से दो साल पहले, पेंटागन ने वास्तव में वास्तविक जीवन में पहनने योग्य रोबोट के लिए प्रस्ताव आमंत्रित किए थे। एक एसोसिएटेड प्रेस लेख ने "सर्वो सैनिक" को विकसित करने की खोज पर रिपोर्ट की, जिसे उसने "पावर स्टीयरिंग और पावर ब्रेक से लैस एक मानव टैंक" के रूप में वर्णित किया जो तेजी से मजा करने और भारी वस्तुओं को उठाने में सक्षम होगा, और जो प्रतिरक्षा होगी परमाणु विस्फोटों से रोगाणु युद्ध, जहरीली गैस और यहां तक ​​कि गर्मी और विकिरण [स्रोत: कॉर्मियर]. 1960 के दशक के मध्य तक, कॉर्नेल विश्वविद्यालय के इंजीनियर नील मिज़ेन ने एक 35-पाउंड (15.8-किलोग्राम) पहनने योग्य फ्रेम एक्सोस्केलेटन विकसित किया था, जिसे "सुपरमैन सूट" या "मैन एम्पलीफायर" कहा जाता था, जिसे लोकप्रिय विज्ञान पत्रिका ने खुशी से भविष्यवाणी की थी कि अंततः एक उपयोगकर्ता को अनुमति देगा। प्रत्येक हाथ से 1,000 पाउंड (453.6 किलोग्राम) उठाने के लिए। इस बीच, जनरल इलेक्ट्रिक ने एक 18-फुट लंबा (5.5-मीटर) डिवाइस, "पेडिपुलेटर" के लिए योजना विकसित की, जो अपने ऑपरेटर को [स्रोत: क्लाउड ] के अंदर ले जाएगा ।

वे अवधारणाएं अव्यावहारिक साबित हुईं, लेकिन शोध जारी रहा। 1980 के दशक में, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने पिटमैन सूट नामक किसी चीज़ के लिए एक डिज़ाइन बनाया, जो अमेरिकी सेना के पैदल सैनिकों द्वारा उपयोग के लिए एक पूर्ण-शरीर संचालित एक्सोस्केलेटन था। लेकिन यह ड्राइंग बोर्ड पर रहा। 1990 के दशक में, एबरडीन प्रोविंग ग्राउंड में अमेरिकी सेना अनुसंधान प्रयोगशाला ने एक ऐसे सूट के निर्माण की खोज की, जो वास्तव में आयरन मैन के समान था, लेकिन वह परियोजना कभी भी कहीं नहीं मिली [स्रोत: गुइज़ो ]।

वर्षों से, संचालित होने वाले एक्सोस्केलेटन निर्माता प्रौद्योगिकी की सीमाओं से स्तब्ध थे। कंप्यूटर बहुत धीमे थे और पहनने वाले के आदेशों या आंदोलनों के लिए सूट का जवाब देने के लिए आवश्यक प्रसंस्करण करने के लिए दंडनीय थे। एक ऊर्जा आपूर्ति नहीं थी जो पर्याप्त रूप से पोर्टेबल थी, और एक्ट्यूएटर्स, इलेक्ट्रोमैकेनिकल मांसपेशियां जो एक एक्सोस्केलेटन को स्थानांतरित करती थीं, मानव शरीर की तरह काम करने के लिए बहुत कमजोर और भारी थीं। फिर भी, एक मशीनीकृत, बख़्तरबंद सुपर-सिपाही का विचार अभी भी सेना के जनरलों के लिए आकर्षक था, और वैज्ञानिकों और डिजाइनरों ने संभावनाओं को दूर करना जारी रखा [स्रोत: गुइज़ो ]।

अगले भाग में, हम उन समस्याओं को हल करने और एक व्यावहारिक संचालित एक्सोस्केलेटन विकसित करने में उनके द्वारा की गई प्रगति को देखेंगे।

2000 के दशक में, वास्तविक जीवन के आयरन मैन सूट की तलाश आखिरकार कहीं न कहीं शुरू हो गई।

डिफेन्स एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA), विदेशी, अत्याधुनिक तकनीक के लिए पेंटागन की इनक्यूबेटर, चीजों को गति देने के लिए $ 75 मिलियन के कार्यक्रम, एक्सोस्केलेटन फॉर ह्यूमन परफॉर्मेंस ऑग्मेंटेशन के लिए फंडिंग के साथ आई। एक संचालित बख़्तरबंद सूट के लिए DARPA की इच्छा सूची बहुत महत्वाकांक्षी थी: यह एक ऐसी मशीन चाहता था जो एक सैनिक को सैकड़ों पाउंड गियर को अथक दिनों तक लुढ़कने, बड़े भारी हथियारों को संभालने की अनुमति दे, जिसमें आम तौर पर दो ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है, और अन्य घायल सैनिकों को ले जाने में सक्षम हो। अपनी पीठ पर मैदान से बाहर। यह भी चाहता था कि मशीन गोलियों के लिए असुरक्षित हो, और वास्तव में वास्तव में ऊंची छलांग लगाने में सक्षम हो। कुछ शोधकर्ताओं ने इस विचार को असंभव बताकर खारिज कर दिया, लेकिन अन्य बड़ा सोचने को तैयार थे [स्रोत: मोने ]।

रोबोट-निर्माता स्टीव जैकबसेन के नेतृत्व में सरकोस नामक एक कंपनी, जिसकी पिछली परियोजनाओं में एक 80-टन मशीनीकृत डायनासोर शामिल था - एक अभिनव प्रणाली के साथ आई थी जिसमें सेंसर मानव उपयोगकर्ता की मांसपेशियों के संकुचन का पता लगाते हैं और उनका उपयोग एक श्रृंखला को संचालित करने के लिए करते हैं। वाल्व, जो बदले में जोड़ों में उच्च दबाव वाले हाइड्रोलिक द्रव के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। वे यांत्रिक जोड़ तब सिलेंडरों को उन से जुड़े केबलों के साथ स्थानांतरित करते हैं जो मानव मांसपेशियों को जोड़ने वाले टेंडन का अनुकरण करते हैं। परिणाम एक्सओएस नामक एक प्रायोगिक प्रोटोटाइप था, जो एक विज्ञान-फाई फिल्म से मानव-कीट संकर जैसा कुछ दिखता था। 2005 तक, XOS उस उपकरण के रूप में उभरा जो सेना की दृष्टि के सबसे करीब था, और परियोजना विकास के चरण में चली गई। सरकोस को अंततः रेथियॉन द्वारा अधिग्रहित कर लिया गया, जिसने काम जारी रखा [स्रोत: मोने ]।

इस बीच, बर्कले बायोनिक्स जैसे अन्य संगठनों ने कृत्रिम अंगों के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को कम करने पर काम किया, ताकि एक संचालित एक्सोस्केलेटन व्यावहारिक होने के लिए क्षेत्र में लंबे समय तक कार्य कर सके। 2000 के दशक के मध्य में एक डिज़ाइन, ह्यूमन लोड कैरियर, कथित तौर पर बिना रिचार्ज किए 20 घंटे तक काम करने में सक्षम था [स्रोत: मोने ]।

दशक के अंत के करीब, साइबरडाइन नामक एक जापानी कंपनी ने रोबोट सूट एचएएल विकसित किया, जो एक और भी अधिक सरल अवधारणा है। अंगों को स्थानांतरित करने के लिए मानव ऑपरेटर की मांसपेशियों के संकुचन पर भरोसा करने के बजाय, एचएएल ने सेंसर को शामिल किया जो ऑपरेटर के मस्तिष्क द्वारा भेजे गए विद्युत संदेशों को उठाता है। सैद्धांतिक रूप से, एचएएल -5 अवधारणा पर आधारित एक एक्सोस्केलेटन एक उपयोगकर्ता को मांसपेशियों को हिलाए बिना जो कुछ भी करना चाहता है उसे करने में सक्षम बनाता है, बस इसके बारे में सोचकर [स्रोत: साइबरडीन ]।

अगले भाग में, हम पावर्ड एक्सोस्केलेटन में कला की वर्तमान स्थिति को देखेंगे, और जहां प्रौद्योगिकी जल्द ही आगे बढ़ सकती है।

2010 तक, डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) एक्सोस्केलेटन प्रोजेक्ट ने कुछ आशाजनक तकनीक का उत्पादन किया था। नेटवर्क वर्ल्ड की रिपोर्ट है कि वर्तमान सिस्टम, जिसका वजन लगभग 55 पाउंड (25 किलोग्राम) है, मानव ऑपरेटरों को 200 पाउंड (91 किलोग्राम) वजन कम या बिना किसी प्रयास और नाटकीय रूप से कम थकान के साथ ले जाने में सक्षम कर सकता है। इसके अतिरिक्त, नवीनतम एक्सोस्केलेटन सामान्य कार्यालय प्रिंटर की तुलना में शांत होते हैं, और 10 मील प्रति घंटे (16 किलोमीटर प्रति घंटे) की गति से चल सकते हैं और उठाने के अलावा स्क्वाट और क्रॉल भी कर सकते हैं [स्रोत: हेरी]. रेथियॉन अपनी संभावनाओं के बारे में इतना आश्वस्त था कि, 2010 में, उसने क्लार्क ग्रेग की विशेषता वाला एक वीडियो जारी किया, जो "आयरन मैन" फिल्म फ्रैंचाइज़ी के अभिनेताओं में से एक था, जो दूसरी पीढ़ी के एक्सोस्केलेटन कराटे-कटी हुई लकड़ी के रूप में वर्णन करता था, पुशअप करता था और भार उठाया [स्रोत: वेनबर्गर ]।

इस बीच, साथी रक्षा ठेकेदार लॉकहीड मार्टिन भारी भारोत्तोलन के लिए डिज़ाइन किए गए प्रतिद्वंद्वी एक्सोस्केलेटन पर काम कर रहे हैं, जिसमें निचले शरीर के एक्सोस्केलेटन के रोबोटिक पैरों के माध्यम से वजन को भारी भार से जमीन पर स्थानांतरित करने की क्षमता है। कंपनी का कहना है कि एक्सोस्केलेटन भी कम से कम मानव श्रम [स्रोत: लॉकहीड मार्टिन ] के साथ गहरे स्क्वाट, क्रॉल और ऊपरी शरीर को उठाने में सक्षम है ।

ये एक्सोस्केलेटल मशीनें सेंसर और ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) रिसीवर से भी लैस होंगी। सैनिक इस तकनीक का उपयोग उस इलाके के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए कर सकते हैं जिसे वे पार कर रहे हैं और विशिष्ट स्थानों पर अपना रास्ता कैसे नेविगेट कर सकते हैं। DARPA कम्प्यूटरीकृत कपड़े भी विकसित कर रहा है जिनका उपयोग हृदय और सांस लेने की दर की निगरानी के लिए एक्सोस्केलेटन के साथ किया जा सकता है।

यदि अमेरिकी सेना के पास अपना रास्ता है, तो उसके पास ऐसे सुपर सैनिकों की भीड़ होगी जो इन एक्सोस्केलेटन को बांधकर ऊंची छलांग लगा सकते हैं, तेजी से दौड़ सकते हैं और भारी वजन उठा सकते हैं। फिर भी, वास्तविक जीवन में आयरन मैन के युद्ध के मैदान में आने में कम से कम कुछ साल लग सकते हैं।

इस बीच, पावर्ड एक्सोस्केलेटन भी मयूरकाल में भी एक बड़ा लाभ प्रदान कर सकते हैं, क्योंकि अंततः तकनीक रीढ़ की हड्डी में चोट वाले लोगों को सक्षम कर सकती है या न्यूरोमस्कुलर बीमारियों को पूर्ण जीवन जीने के लिए अक्षम कर सकती है। बर्कले बायोनिक्स, उदाहरण के लिए, ईलेग्स का परीक्षण कर रहा है, एक रिचार्जेबल बैटरी द्वारा संचालित एक एक्सोस्केलेटन, जिसे एक विकलांग व्यक्ति को चलने में सक्षम बनाने, बिना सहायता के बैठने की स्थिति से उठने और लंबे समय तक खड़े रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है [स्रोत : बर्कले बायोनिक्स ]।

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