Экзоскелеты будущего. Боевые экзоскелеты в действии: когда российские военные получат экипировку будущего. Экзоскелеты уже готовы

Боевые зкзоскелеты позволяют выдерживать колоссальные физические нагрузки, защищать бойца от осколков, а также использовать тяжелое вооружение. Фантастика? Отнюдь. Такая амуниция появится уже в ближайшие годы. Предлагаем вам познакомиться с последними разработками в этой области.

Помните экипировку и амуницию космических рейнджеров в фантастическом экшене 90-х годов прошлого века «Звездный десант»? Бесстрашные пехотинцы в футуристических экзоскилетах, вооруженные крупнокалиберными пулеметами крушили все на своем пути, не давая пощады мерзким жучкам и паучкам. Фантастика? Отнюдь, такие костюмы уже существуют и вот-вот появятся у спецназа США, России и Японии.

Экзоскелет - как все начиналось

Еще в середине прошлого столетия инженерам-конструкторам General Electric, работающим на потребности оборонки и реабилитационной медицины, пришла в голову смелая идея – разработать внешний каркас, который позволил бы оператору свободно переносить грузы весом в 500-700 кг. Причем, рабочие механизмы и система рычагов должна была приводиться в движение от электрического двигателя, запитываемого от переносных аккумуляторов.

Предполагалось, что бойцы, одетые в такие экзоскелеты, смогут выполнять боевые задачи с применением тяжелого вооружения, разворачивать мобильные базы и оперативно переносить большие грузы практически без помощи вспомогательной техники.

Боевой экзоскелет HULC от Lockheed Martin

После серии неудач в 2012 году американцы представили на строгий суд общественности антропоморфный гидравлический экзоскелет HULC . Модель фактически готова к применению в боевых условиях, во всяком случае, в том же 2012 году несколько комплектов HULC якобы отправили в горячие точки для активных испытаний.

Последние модели HULC оснащены механической рукой, способной справляться на отлично с тяжелым 12,7-мм пулеметом. Из защиты отметим бронещит, крепящийся к титановому каркасу конструкции. Механика и батарея позволяет легко переносить 70-кг грузы в течение 7-8 часов без подзарядки. И все это при максимальной скорости передвижения в 18 км/ч!

Медицинский экзоскелет Cyberdyne HAL от Cyberdyne Systems

Один из лучших на сегодняшний день концептов экзоскелета от неутомимых японцев. Общий вес модуля составляет всего 23 кг, в рабочем режиме конструкция может работать 2 часа 40 минут без подзарядки от лития-ионного аккумулятора. Cyberdyne HAL предназначен для повышения мускульных усилий оператора и может успешно использоваться для помощи престарелым, реабилитации раненных или же для переноски тяжестей во время разгрузо-погрузочных операциях. О военных испытаниях модели пока не сообщалось, но такой сценарий использования Cyberdyne HAL в близлежащей перспективе не исключается.

Экзоскелет уже есть в открытой продаже, его рыночная стоимость – 4200 тысяч долларов США.

Экзоскелет «Боец-21» от оборонки РФ

«Боец-21» - отечественный ответ на наиболее успешные западные разработки HULC и Cyberdyne HAL. Концепт этого боевого экзоскелета обещают представить уже в 2015 году. Согласно заявлениям разработчиков, «Боец-21» поможет снять основную мышечную нагрузку с пехотинца, защитит его от осколков и нарезного оружия.

Еще одна проблема, особенно у экзоскелетов для верхней части тела, заключается в их весе, поскольку их делают из прочных материалов, способных удерживать тяжелые веса и поддерживать тело. Современные костюмы также не очень хорошо справляются с изменениями температуры или дождем, что усложняет их использование в реальном мире. А с их внешним видом люди до сих пор не могут свыкнуться.

Чтобы сделать экзоскелеты более практичными и приятными на вид, нам понадобятся инновации: нам придется сделать их «второй кожей», а не гигантским роботизированным костюмом. Обычно экзоскелеты используют тяжелые электромоторы, но в качестве пневматических мускулов можно использовать и легковесные приводы. Они могут прикладывать подобные усилия, что и электромоторы, только весить будут в разы меньше. Такие мускулы состоят из резиновой камеры, окруженной тканым рукавом. Под давлением они увеличиваются в диаметре и сокращаются в длине, толкая сустав. И хоть сделаны они из легких материалов, они могут прикладывать силу, которой хватит для подъема многих сотен килограммов.

Мягкая робототехника

И все же даже эти легкие приводы должны крепиться к жесткой механической конструкции на теле пользователя. Ученые из Центра автономных систем и робототехники Университета Солфорда разрабатывают другую альтернативу: мягкую робототехнику. Эта технология использует физически мягкие продвинутые материалы для тех же задач, которые выполняют традиционные жесткие роботизированные устройства. Они особенно хорошо подходят для взаимодействия с людьми, поскольку мягкое зачастую означает легкое и при столкновении с человеком будет меньше шансов пораниться.

Недавно они разработали новый «мягкий континуумный привод», который изгибается подобно хоботу слона. В отличие от традиционного жесткого роботизированного сустава, встречая сопротивление в одной части тела, он будет изгибаться во всех направлениях по всей своей длине. Надев костюм из плотно прилегающего к телу материала с такими приводами, мы могли бы получить мягкий экзоскелет, который сгибается точно в местах нахождения суставов носителя. Следовательно, костюм вполне подойдет разным пользователям без необходимости механически подгонять или калибровать его. Плюс к этому система легкая, и ее можно носить как одежду вместо громоздкой механической рамы.


Экзоскелеты начинают продаваться на коммерческой основе, и мы, вероятно, увидим много новенького в грядущие годы. В 2012 году парализованная женщина Клэр Ломас даже завершила Лондонский марафон в экзоскелете. Но остается много инженерных проблем, которые придется решить, прежде чем мы увидим широкое применение таких систем. Как минимум нам нужен способ подпитывать эти костюмы без необходимости подключать к сети через каждые полчаса.

Боевая экипировка будущего будет значительно отличаться даже от существующих комплексов индивидуального снаряжения бойца. Комплект снаряжения «Ратник», успешно подтвердивший все реализованные технологические решения в Сирии, .Боевая защита Поколения боевой экипировки весьма относительны. Специалисты говорят, что условности вроде обозначений важны для понимания различий между боевыми комплектами, однако главным для солдата в этом отношении всегда будут оставаться успешное выполнение поставленной задачи и сохранение собственной жизни и здоровья. Только на первый взгляд «Ратник», поступивший в опытно-войсковую эксплуатацию, можно охарактеризовать общим термином «снаряжение». По своей структуре и количеству элементов это скорее комплекс защиты, снаряжение и устройство связи и целеуказания одновременно.

Ключевых элементов в комплекте «Ратник» пять: система поражения - оружие и боеприпасы, система защиты - бронешлемы и бронежилеты, система жизнеобеспечения - специальное снаряжение, форма одежды из специальных трудноповреждаемых материалов, а также система связи, управления и целеуказания.Средства индивидуальной бронезащиты в случае с КБЭ «Ратник» стоит упомянуть отдельно, поскольку именно благодаря им солдат или офицер из любого подразделения может максимально безопасно выполнять поставленные задачи. Модульность системы обеспечивает главное - универсальность применения. Взаимозаменяемые элементы керамической бронезащиты можно переставлять местами в различных комплектах снаряжения.Для каждого рода войск был продуман свой комплект боевой экипировки, спроектированный и созданный с учетом всех особенностей. Так, мотострелки и пехотные подразделения получили свой «Ратник», а спецподразделения - свой. Защиту от мелких осколков, летящих со скорость в 500 м/сек., продумали и для других военных, облаченных в «Ратник»: и танкисты, и разведчики имеют одинаковый уровень защиты. Особо защищенными являются лишь комплекты для саперов, но у такого решения и объяснение довольно простое: задачи этих специалистов требуют не только особых навыков, но и особого снаряжения.

Испытания КБЭ «Ратник» хоть и проводились по всем правилам и законам военной науки, однако многих специалистов долгое время интересовала реальная эффективность средств защиты. Долгожданные данные в рамках пресс-конференции форума «Армия-2017» озвучит генеральный директор ЦНИИточмаша Дмитрий Семизоров. По словам Семизорова, даже при попадании в передряги не было зафиксировано ни одного пробития бронеэлементов. В сухом остатке это значит, что специалисты, носившие «Ратник» в Сирии, спокойно закончат выполнение боевых задач и вернутся домой.Важно понимать, что защита от винтовочных пуль и осколков не дается малой кровью. В случае с большинством бронежилетов отечественного и зарубежного образца ношение СИБЗ (средств индивидуальной бронезащиты) сопровождалось многокилограммовой нагрузкой на тело человека. Некоторые из таких бронежилетов, обеспечивающие безопасность лишь по третьему классу защиты, весили десять, а то и все 15 кг. Бронежилет 6б45 из состава КБЭ «Ратник» без дополнительных бронепанелей защищает оператора по 5А классу и весит при этом всего восемь килограммов. При желании сделать броню мощнее оператору позволят все та же модульная конструкция и бронеплиты от более защищенных бронежилетов, например б643 с классом защиты 6А.Управляющий авиаударом Отдельно войсковые разведчики отметили систему связи и управления «Стрелец», входящую в состав КБЭ «Ратник». Сухопутные войска и подразделения специального назначения первыми стали получать такие неслучайно. Главной особенностью электроники и средств наблюдения и целеуказания КРУС «Стрелец» является возможность оперативной передачи координат от наблюдателя самолетам штурмовой авиации. Отладку процесса «отметил - уничтожил» российские специалисты с большим успехом провели в Сирии. Возможность отправлять данные со снимками местности во многом обеспечивали многофункциональные устройства ПДУ-4, которые, по сути, являются своеобразным армейским мультитулом, совмещая в себе бинокль, лазерный дальномер и портативный фотоаппарат.

Высокое качество передаваемых данных позволяет сделать главное - сократить время на прием/передачу и подтверждение цели, а значит, ускорить ее уничтожение. Авианаводчикам с таким приборам, по словам офицеров, знакомых с системой, остается лишь наблюдать, как начинается штурмовка отмеченных объектов, и затем, спустя некоторое время, отправить в штаб фотоподтверждения попаданий. Командирские планшеты, с которых офицерский состав может управлять подразделением, также защищены практически от всех неприятностей, которые могут случиться в боевых условиях. Электронные компьютеры защищены по стандарту IP68. Первая цифра в этом индексе означает, что устройство пылегрязенепроницаемо, вторая - что даже на глубине до одного метра оно может исправно работать. Однако офицеры подразделений, использовавших электронные планшеты не только для нанесения меток на электронные карты, утверждают, что электронное устройство гораздо устойчивее к внешним воздействиям, чем принято считать.«Если мы говорим об эксплуатации в условиях, далеких от комфортных, то стоит сказать, что устройства выдерживают не только обильные осадки и низкие температуры, но и корректно работают в условиях серьезной жары. Под словом "серьезная" понимается температура от +40 градусов в тени», - сообщили офицеры.

Отдельно офицеры спецподразделений отмечают и систему идентификации «свой - чужой», которая тревожит оператора и привлекает внимание сигнализацией всякий раз, когда в обозначенном секторе появляется неопознанный объект.«Ратник» будущего Несмотря на успешность боевого применения КБЭ «Ратник», перспективы для роста в рамках профильных ОКР имеются немалые. Глава ЦНИИточмаша Дмитрий Семизоров в рамках форума «Армия-2017» рассказал о том, что ведутся работы по формированию облика экипировки будущего, КБЭ «Ратник-3». Несмотря на то что проработку этого вопроса специалисты ЦНИИточмаша планируют завершить до конца 2017 года, о некоторых грядущих изменениях эксперты говорят уже сейчас. По мнению специалистов, работы в рамках ОКР «Ратник-3» неизбежно будут вестись с упором на уменьшение элементной базы всей носимой электроники, с возможностью максимального повышения ее эффективности. Отдельного упоминания в этом вопросе заслуживает и бронешлем, продемонстрированный разработчиками в рамках форума «Армия-2017».Безусловно, это всего лишь концепт, однако уже сейчас понятно, что большинство прицельных и навигационных приборов перейдут из разряда носимой электроники в состав интегрированной. Судя по представленному на форуме «Армия-2017» образцу, уже подверглись значительному пересмотру транспортные системы комплекта. Вероятно, для переноски тяжелого вооружения вроде противотанковых ракетных комплексов или других устройств и грузов. Экзоскелет, по некоторым оценкам, позволит утроить вес носимого снаряжения.

О классах защиты бронепанелей разработчик ничего не сообщает, однако относительно нового бронешлема директор ЦНИИточмаша Дмитрий Семизоров уже раскрыл некоторые подробности. По словам Семизорова, шлем будет обладать интегрированной системой прицеливания, управления и связи. Кроме того, он сможет распознавать объекты на поле боя в системе «свой - чужой». Шлем сможет оценивать физическое состояние бойца, а также выполнять функции противогаза и защищать его от химической и бактериологической атаки.Корпус бронешлема будет выполнен по модульной конструкции из новых материалов. Костюм, в свою очередь, обеспечит защиту всей поверхности тела военнослужащего. В его состав войдут элементы системы оказания медицинской помощи при ранениях, оценки физиологического состояния, предусмотрено модульное баллистическое усиление в местах проекции жизненно важных органов. Костюм, который будет применяться при штурмовых операциях, получит круговое бронирование, добавил Семизоров.

Через 10-15 лет, когда ОКР «Ратник-3» плавно перейдут из эскизов в опытные, а затем и в серийные изделия, станет понятно, насколько сильно изменится облик российского солдата будущего. Вероятно, к тому моменту все средства связи, навигации и передачи данных превратятся в одно-единственное устройство, а круговое бронирование самого костюма позволит бойцам действовать максимально эффективно.

Солдаты объединенной армии Земли из фантастического боевика «Грань будущего», облаченные в устрашающие боевые экзоскелеты, вскоре могут сойти с киноэкрана в обычную жизнь. Точнее - в реальные войны.

Герой этого блокбастера, американский майор Кейдж в исполнении Тома Круза, сражается против монстров инопланетной расы в эффектном роботизированном каркасе, как будто срисованном с популярных аниме и фантастических комиксов. Однако, как обещают военные, в течение ближайших пяти – десяти лет в распоряжении вооруженных сил России, США, стран Европы, Японии и Китая может появиться целая линейка таких военных экзоскелетов – футуристических устройств, которые сделают солдат неутомимыми и неуязвимыми.

Возможности робокостюмов, если верить их разработчикам, в перспективе почти безграничны. Для начала, как предполагается, солдаты недалекого будущего в экзоскелетах смогут поднимать тяжести до 450 кг и переносить груз (в том числе тяжелое вооружение) весом до центнера в течение нескольких часов во время двадцатикилометрового марша со средней скоростью более 7 км/ч и с возможностью кратковременных ускорений в 4 раза. А еще - перепрыгивать через препятствия высотой и длиной в несколько метров, выдерживать атаки химического и биологического оружия, радиацию, иное жесткое излучение и высокие температуры.

Каждый чудо-каркас будет оборудован встроенным компьютером, дисплеем и защитным шлемом с возможностью обзора на 360 градусов, а специальная система креплений позволит устанавливать на экзоскелет броню, которая защитит человека от осколков бомб и снарядов, пуль и ударов лазера. При желании на эту конструкцию можно будет навесить любые другие агрегаты и приспособления, вплоть ракет и станковых пулеметов.

В перспективе же военный экзоскелет призван стать симбиозом защитного робокостюма, скафандра астронавта и ходячего арсенала. Помимо прочих боевых задач, эти «костюмы» смогут использоваться для боевых действий в условиях города; там, где требуется большое количество боеприпасов, мощная поражающая сила и «серьезная» бронезащита; в разведывательных и диверсионных операциях по тылам противника - и вообще везде, где обычному солдату не выжить. Система датчиков при этом будет отслеживать состояние здоровья бойца, а также оказывать ему первую помощь при ранениях и травмах.

Но и этого мало. Военные конструкторы уже создают экзоскелеты для боевых действий не только на суше, но и в воде. А особые надежды разработчики возлагают на экзоскелет с двумя реактивными микротурбинами и набором крыльев, управляя которым солдаты смогут летать со скоростью более 100 км/ч, планировать в воздухе и зависать на высоте несколько тысяч метров.

Как все это будет выглядеть в натуре, можно увидеть не только в «Грани будущего», но и многих других фантастических боевиках - «Аватаре», «Звездном десанте», «Районе N 9» и т.д. Хотя полковник Куоритч из «Аватара», строго говоря, управляет не экзоскелетом, а «мехом» – «шагающим танком», боевой машиной, которая пилотируется из кабины, расположенной в торсе или голове огромного механизма. А отважная Эллен Рипли в финале «Чужих» сражается с королевой монстров, находясь внутри шагающего погрузчика (чем не праэкзоскелет?)

Еще в 1959 г. американский фантаст Роберт Хайнлайн опубликовал роман «Звездный десант», впоследствии экранизированный Полом Верховеном, где впервые был описан бронированный скафандр, одевшись в который «звездные рейнджеры» могли бегать, прыгать и летать посредством ракетных двигателей. А наиболее знаменитыми кинопрародителями солдата в экзоскелете стали Железный человек и неутомимый Халк из комиксов Marvel.

За два года появления комиксов о Железном человеке, в 1961-м, американские военные приступили к разработке механической униформы для «человека-танка». Классический принцип, который тогда взяли на вооружение разработчики, воспроизводится и сегодня: экзоскелет отслеживает движения пользователя и, многократно усиливая, повторяет их с помощью встроенных сервоприводов. Чувствительные сенсоры суперкостюма регистрируют мышечные сокращения и передают сигналы на электродвигатели, которые, в свою очередь, увеличивают силу в конечностях человека, а компьютеры и датчики обеспечивают всей конструкции баланс и ориентировку. При этом, хотя моторы реагируют на поступающие сигналы достаточно быстро, человек в экзоскелете все же ощущает заметную задержку движений.

В конце 2000-х в Японии создали экзоскелет, который приводится в движение электрическими сигналами, поступающими через сенсоры, закрепленные на коже, а не в результате сокращений мускулов. А в будущем, как обещают те же японцы, экзоскелеты будут управляться и при помощи мысли.

В 2013 г. в рамках Дня инноваций Министерства обороны РФ в Москве одно из подразделений проекта «ЭкзоАтлет» представило первый действующий образец суперкостюма, адаптированный для штурмовых отрядов и предназначенный для снятия нагрузки с бойцов при переноске штурмового щита. Большая часть веса щита - 35 кг - ложилась на конструкцию экзоскелета, которая была снабжена устройством для фиксации и быстрого снятия щита, что очень важно во время боевых действий. У спецназовца при этом освобождались руки для ведения боя или, скажем, разминирования территории.

Проект PISCES (Performance Improving Self Contained Exoskeleton for Swimming) посвящен созданию костюма, который поможет человеку плавать так же легко и непринужденно, как это делают пингвины, морские черепахи, дельфины и прочие животные, свободно чувствующие себя в этой стихии.
Военный исследователи давно проектируют механические костюмы(экзоскелеты), которые обеспечивают сверхсилу и сверхчеловеческую выносливость:

XOS от Sarcos(Raytheon)

HULC от Lockheed Martin

Следующий шаг: подводные экзоскелет, который превращает владельца в гигантскую рыбу или пингвина киборга.
Причем подводный вариант может предложить больше выгод в краткосрочной перспективе.

Если верить военным инженерам, то данный экзоскелет действительно окажется чем-то из ряда вон выходящим. В настоящее время существуют две версии этого аппарата: для «нижней» и для «верхней» частей тела. Первая версия питается от серебряно-цинковой аккумуляторной батареи массой 2,4 кг и позволяет достичь скорости 1 м/с, в то время как источником энергии для «верхнего» экзоскелета является собственно мышечная сила человека.

Потенциальные преимущества принципа биологических движителей (пингвины,рыбы,черепахи) в водной среде очевидны.

Значительно повышается скрытность (в отличие от винтовых устройств, демаскирующие факотры ничем не отличаются от фоновых шумов),
Этот проект, несомненно, кардинально изменит порядок проведения подводных военных операций, будь они связаны с наблюдением за объектами или прямыми диверсиями. В данный момент проект находится на стадии разработки, поэтому говорить о стоимости одного такого костюма, как и о том, когда они появятся на вооружении, пока рано.

Peter Neuhaus говорит, что их подводный экзоскелет еще находится в стадии разработки, в последнее время он был сосредоточен на нижней части тела экзоскелет, который позволит инвалидам ходить.

Cyberdyne Inc. эта японская фирма,которая стремится использовать достижения профессора Санкай и его лаборатории в университете Цукуба. "HAL" : Hybrid Control System. "HAL" имеет две системы управления, которые работают в тесном взаимодействии.

Когда человек пытается пройти, мозг посылает электрические импульсы в мышцы. когда они достигают мышц, слабые био-электрические сигналы появляются на поверхности кожи.

Слабые био-электрические сигналы, наблюдаемые на поверхности кожи,считываются системой управления, передаются в анлизатор и на основании этих сигналов блоки питания(привод) генерируют крутящий момент и приводят конечности в действие.

Движения человека могут рассматриваться как совокупность нескольких элементарных движений, как например предложение,которое
которое состоит из нескольких слов. Для данного движения (например встать со стула).

"HAL" собирает небольшие движения из базы данных, затем объединяет их, чтобы сформировать передвижение.
Использование базы данных (которая также автоматически дополняется информацией, которую датчики собирают из организма) "HAL" автономно координирует каждое движение с помощь плавного энергопривода.

HAL-5 Type-B
Спецификация Тип: Носимый робот
Высота 1600 мм Вес Полный около 23 кг (нижней части ок. 15 кг)
Аккумулятор (AC100V) Время непрерывной работы Примерно 2 часа 40 минут
Применение: Ежедневная деятельность (стоя со стула, ходьба, подъем по лестнице),
удержания и поднимать тяжелые предметы и многое другое... способен увеличить вашу силу до 10 раз от нормы.
Гибридная система управления Условия эксплуатации в помещении и на открытом воздухе

Экзоскелеты уже готовы:

Компания предназначает устройство для реабилитации и физических тренировок в медицинских целях, для содейсвия инвалидам, облегчения тяжёлого труда на заводах, для проведения спасательных работ в районах бедствия, а так же в развлекательных целях (прокат $2,200/сутки+ залог).
В 2012 г. на рынках Японии появится роботизированный костюм в помощь престарелым фермерам (собирать урожай из фруктов и овощей, избавляя от болей в спине и спазмов).

PAS находился в разработке почти 15 лет, и в конце концов он увидит реальный мир в 2012 году, после запуска в производство в этом году. Его цена составит $11 000.Разработан профессором Шигеки Тойама и его командой из Токийского университета сельского хозяйства.

Упоминание о подводном экзоскелете в романе Дэвид Брин Sundiver 1979 ,персонаж кит Waldoes
Впервые концепция брони с экзоскелетом была изложена в романе «Tom Swift and His Jetmarine», опубликованном в 1954 году.
Наиболее известным произведением, описывающим военное применение экзоскелета, является роман Роберта Хайнлайна «Звёздный десант» (1959 год).
Экзоскелет можно увидеть в таких компьютерных играх как StarCraft, Fallout, STALKER, Crysis; в фильмах Звёздный десант, Бросок Кобры, Железный человек, Район №9