Масса экзоскелета Йосиюки Санкаи (сейчас его продвижением занимается компания Cyberdyne, специально организованная ради коммерциализации уникальной разработки) всего 21 кг благодаря применению легчайших сплавов молибдена, никеля и алюминия, армирующих пластиковую основу. Правда, чрезмерная прочность и надежность ему не требуются; применять робокости предполагается в довольно- таки щадящих условиях современного города.
Управляющий компьютер HAL-5 (на ОС Linux) размещается в небольшом контейнере на поясе; рядом – батарейный блок, обеспечивающий около 2,5 ч непрерывной работы устройства. Система контроля за движениями базируется на расположенных на коже оператора (вблизи суставов) электромиографических датчиках: они непрерывно фиксируют сигналы, проходящие по мускульной ткани и несущие информацию о движениях человеческого тела. Данные этой системы накладываются на заложенные в память управляющего компьютера шаблоны различных движений: шагом по горизонтальной поверхности, вверх или вниз по лестнице и т. п. Электромиограмма конкретного оператора позволяет проводить тонкую подстройку шаблонных движений в каждый момент времени и тем самым добиваться эффекта полной неощутимости экзоскелета как инородного тела.
В Японии еще несколько групп работают над аналогичными проектами: например, в токийском Университете сельского хозяйства и технологий создали прототип экзоскелета, предназначенного для фермеров. Этот легкий (8 кг) и недорогой (около 2 тыс. долл.) суперкостюм должен помочь человеку в нелегком крестьянском труде, по-прежнему во многом ручном. Возможности этого экзоскелета поскромнее, чем у HAL-5, зато потенциальная доступность при выходе в серию – повыше.
Огромные боевые человекоподобные роботы (меха), так любимые создателями и поклонниками японской анимации, в строгом смысле слова экзоскелетами не являются, хотя и управляются естественными движениями сидящего в кабине человека (пилот поднимает руку – робот делает то же самое). Здесь связь человеческих конечностей и суставов с машинными опосредована; с тем же успехом меха могли бы контролироваться дистанционно из какого-нибудь безопасного бункера. Кстати, судя по нынешним тенденциям в военной инженерии передовых западных стран, дело к тому и идет. Через два-три десятка лет на поле боя, вполне возможно, будут гибнуть лишь солдаты, чьи правительства окажутся не в состоянии позволить себе беспилотные боевые аппараты самых различных типов.
А пока в странах НАТО активно разрабатываются боевые варианты экзоскелетов, связь которых с пилотом-оператором самая непосредственная. Человек с электромеханической мускулатурой и внешним костяком из металла становится существенно мощнее. Среди безусловных плюсов экзоскелета с точки зрения военного применения увеличение выносливости бойца (доступны долгие марши с серьезной нагрузкой), возможность снабдить пехотинца тяжелым вооружением и солидным боезапасом. Из минусов можно назвать громоздкость конструкции (спринтерскую дистанцию в экзоскелете не выиграть – проблематично удерживать равновесие на большой скорости), ее тяжеловесность (о марш-бросках через болота можно забыть) и потребность в электропитании. Вышедший из строя или просто обесточенный экзоскелет мгновенно превращается в ловушку для бойца.
Агентство перспективных исследований Министерства обороны США (то самое DARPA, в недрах которого зародился когда-то Интернет) с 2000 г. разрабатывает боевой экзоскелет. На программу его создания выделено 75 млн. долл., и первые работо-, точнее, боеспособные ее результаты ожидаются уже в этом году. Разработки во многом основаны, конечно же, на существующих прототипах общего назначения, таких, как экзоскелеты Berkley Bionics. Например, продемонстрированная военным в 2004 г. конструкция представляла собой 45-кг стальной каркас с почти полусотней двигательных и сенсорных узлов, а также с бортовым комплексом электроники, позволяющим динамически перераспределять нагрузку и поддерживать равновесие.
Предполагается, в частности, что боец в экзоскелете все-таки сможет быстрее бегать и дальше прыгать, чем обычный солдат, что позволит значительно повысить мобильность пехотных соединений. Суперкостюм пригодится и для вспомогательных работ, особенно в горной местности: затащить безоткатное орудие на удобную скалу или столкнуть в пропасть заглохший на «серпантине» танк, мешающий стремительному продвижению колонны, куда удобнее в экзоскелете, чем без него.
Одна из компаний, получившая в 2000 г. финансирование по программе создания экзоскелета, – это Sarcos (Солт-Лейк-Сити, шт. Юта), ныне подразделение более крупной Raytheon Company. Ее разработка, XOS Exoskeleton (нынешняя версия – 4.0) была признана DARPA наиболее перспективной с самого начала. Еще восемь лет назад Стив Якобсен, главный идеолог Sarcos, смог создать весьма оперативно действовавшую систему датчиков и сервоприводов, благодаря которой экзоскелет стремительно реагировал на движения заключенного в него человека.
Нынешняя модель XOS Exoskeleton хотя и превосходит множество конкурентных разработок по скорости реакции, но все еще не удовлетворяет поставленным DARPA требованиям. Она ограничивает движения оператора (что в бою недопустимо) и потребляет больше энергии, чем ожидается. Тем не менее на 2009 г. запланированы армейские испытания очередной версии этого экзоскелета.
Боевой экзоскелет пока существует лишь на правах перспективной разработки – впрочем, перспективы эти до сей поры довольно туманны. Одной из главных проблем конструкции остается надежность. Если в лабораторных условиях устройство проявляет себя вполне достойно, то в приближенной к боевой обстановке все уже не так гладко. Песок и грязь, забиваясь в сочленения, снижают подвижность конструкции и даже способны вывести ее из строя. До тех пор пока проблема шарниров не будет радикально решена, вряд ли можно ожидать появления экзоскелетов (равно как и шагающих боевых роботов, в том числе и огромных человекоподобных) на реальном поле боя.
Решение же этой проблемы лежит за пределами концепции классического экзоскелета, привычного нам по нынешним разработкам и фантастическим боевикам. Американские исследователи работают сейчас над динамической наноброней – комплексным защитно-вспомогательным снаряжением солдата ближайшего будущего. Предполагается, что достаточно тонкий слой такой брони будет иметь сложную, способную к управляемой модификации молекулярную структуру. К примеру, прочностных свойств наноброни хватит, как и у кевлара, чтобы не прорваться от попадания пули, однако, если удар придется в кость, неизбежны перелом и разрыв тканей. Это определят встроенные в суперкостюм медицинские датчики, и в ответ наноструктура ткани вблизи поврежденного места преобразуется так, что из гибкой оболочки превратится в
