CC BY
87
А. А. Воробьев, Ф. А. Андрющенко, О. А. Пономарева, И. О. Соловьева, П. С. Кривоножкина
Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии; Лаборатория моделирования патологии Волгоградского медицинского научного центра
СПОРНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕРМИНОЛОГИИ И КЛАССИФИКАЦИИ ЭКЗОСКЕЛЕТОВ. (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР, СОБСТВЕННЫЕ ДАННЫЕ, УТОЧНЕНИЯ, ПРЕДЛОЖЕНИЯ)
УДК: 617.3:615.477
В статье представлена разработанная классификация экзоскелетов, вносятся уточнения в терминологию данного понятия.
Ключевые слова: экзоскелет, классификация.
A. A. Vorobiev, F. A. Andruschenko, O. A. Ponomareva, I. O. Solovieva, P. S. Krivonozhkina
CONTROVERSIAL POINTS IN SIGNIFYING AND CLASSIFYING EXOSKELETONS (CRITICAL REVIEW, IN-HOUSE FNDINGS, UPDATES AND PROPOSALS)
The article presents a developed classification of exoskeletons, updates the terminology of the concept.
Key words: exoskeleton, classification.
Авторы данной публикации выражают уверенность, что в будущем экзоскелеты могут стать важной частью в жизни любого человека. Но сейчас технологии, связанные с их разработкой, только начинают развиваться [2, 5-9], и, как на любом начальном этапе пути, встречается много разночтений и неопределенных аспектов, которые нам хотелось бы уточнить в данном исследовании.
Уточнение определения экзоскелет
Общепринятым является следующее определение: экзоскелет (от греч. е^ы - внешний и акеЛетод - скелет) - устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счет внешнего каркаса [13]. При всей правильности этого определения в нем упущены некоторые важные моменты, которые мы постарались учесть в нашем понимании значения этого слова.
Экзоскелет (от греч. е^ы - внешний и акеЛетод - скелет) - устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих элементов.
Анатомическая параметризация
При разработке пассивного экзоскелета верхней конечности «ЭКЗАР» мы столкнулись с неудачными попытками подгонки аппарата. На протяжении достаточно долгого времени подгонка проводилась в ближайших приближениях посредством апробации нескольких, условно
обоснованных, вариантов аппарата к конкретному человеку. Однако устойчивой работы конструкции при этом достигнуть не удалось. В основном неполадки касались отсутствия возможностей восполнения утраченных функций, недостаточностью использования технических возможностей аппарата и поломками отдельных элементов конструкции, связанными с неравномерным распределением усилий. Это обусловило необходимость проведения работ по анатомической параметризации [2]. В связи с отсутствием такого понятия в медицинской литературе мы ввели его в обиход.
Анатомическая параметризация - это определение соответствий между различными анатомическими характеристиками строения человеческого тела и параметрами механического устройства, обуславливающих оптимальную работу, образующейся при этом биомеханической системы.
Классификация
Несмотря на достаточно широкое внедрение экзоскелетов в практическую деятельность, нам не удалось найти полной классификации этих устройств. В основу предлагаемой нами классификации мы положили несколько принципов распределения их по группам.
1. По источнику энергии и принципу работы привода:
а) активные экзоскелеты;
б) пассивные экзоскелеты.
2. По точке приложения (локализации):
а) экзоскелет верхних конечностей;
б) экзоскелет нижних конечностей;
в) экзоскелет-костюм.
3. По стоимости (условно):
а) низкой стоимости (доступные): 1 00010 000 долл.;
б) средней ценовой категории: 10 00050 000 долл.;
в) высокой стоимости - более 50 000 долл.
4. По области применения:
а) военный;
б) медицинский;
в) промышленный;
г) космический.
5. По весу конструкции:
а) сверхлегкие - до 2 кг;
б) легкие - от 2 до 10 кг;
в) средней весовой категории - от 10 до 30 кг;
г) тяжёлые - более 30 кг.
6. По количеству функций:
а) экзоскелеты простого назначения;
б) экзоскелеты двойного назначения;
в) экзоскелеты с расширенными функциями.
7. По мобильности пациента:
а) мобильные;
б) фиксированные (стационарные).
Характеристика каждой группы экзоскелетов
1. По источнику энергии и принципу работы привода:
А. Активные экзоскелеты - в качестве источника энергии используются внешние устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую, приводящую в действие элементы конструкции, закрепленной на теле человека - (электромеханические моторы).
Преимущества: высокая скорость перемещения, значительное увеличение силы и амплитуды движений, регулируемость и возможность программирования позволяют выполнять большой объем работы.
Недостатки: зависимость от источников внешнего питания, дороговизна, массивность конструкции, большая масса, зависимость от климатических условий, необходимость ремонта и обслуживания, отсутствие сервисной службы и привязанность к комплектующим.
Показания: применимы в военной отрасли для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в медицинской отрасли -для пациентов с синдромом вялого пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов.
Пример: экзоскелет HULC (США) активный экзокостюм. Позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности,
HULC помогает не только переносить, но и поднимать груз с земли [1, 18].
Б. Пассивные экзоскелеты - в качестве источника энергии используются перераспределение кинетической энергии и остаточной силы человека, посредством подвижной и адаптированной системы поддерживающих соединений, которая устанавливается на активные суставы и мышцы.
Преимущества: не зависят от источников внешнего питания, небольшая масса конструкции, высокая надежность, низкая стоимость устройства и его обслуживания, включают механизм формирования биологической обратной связи.
Недостатки: невозможность использования при отсутствии остаточной силы мышц, невозможность программирования, относительно низкая скорость перемещения, индивидуальная необходимость в анатомической параметризации, движения с ограниченной амплитудой.
Показания для применения: применимы в военной отрасли, в промышленности - для повышения трудоспособности; в медицинской отрасли - для пациентов с синдромом вялого пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов.
Примеры: пассивный экзоскелет верхних конечностей WREX - Wilmington Robotic Exo-skeleton (Уилмингтонский роботизированный экзоскелет) [25]; экзоскелет «ЭКЗАР» [4]. Конструкции позволяют осуществлять движения верхней конечности с ограниченной амплитудой в трех плоскостях.
2. По точке приложения (локализации):
А. Экзоскелет верхних конечностей -для увеличения силы и амплитуды движений здоровых/пораженных верхних конечностей. Может быть активным либо пассивным.
Преимущества: незаменим при социальной адаптации, реабилитации и абилитации инвалидов.
Недостатки: применим только при поражении верхних конечностей.
Показания: применим в медицинской отрасли для пациентов с синдромом верхнего вялого пара- или монопареза для абилитации и реабилитации инвалидов, в промышленности и военной отрасли - для увеличения силы и повышения трудоспособности здоровых людей.
Пример: активный экзоскелет верхних конечностей Exoskeleton Prototype 3 (EXO-UL3). Благодаря приводам, управляемым нейронными сигналами самого владельца, позволяет перемещать конечность во всех плоскостях при помощи неинвазивной поверхностной электромиографии. Однако система управления «биопорт», по мнению авторов, не совершенна и нуждается в дальнейшей доработке [20, 28, 30].
Б. Экзоскелет нижних конечностей -
применяется для увеличения силы и амплитуды движений здоровых/пораженных нижних конечностей, облегчает ходьбу. Может быть активным либо пассивным.
Преимущества: значительно увеличивает силу нижних конечностей, усиливает работоспособность, способствует возможности самостоятельного передвижения на собственных ногах, социальной адаптации, реабилитации и абилита-ции инвалидов.
Недостатки: применим только для нижних конечностей; сложен в разработке и эксплуатации за счет сложной биомеханики движений, необходимости мощной опоры, стойких к износу материалов, зависим от изменения веса пациента.
Показания: применим в медицинской отрасли для пациентов с синдромом нижнего вялого пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в промышленной отрасли - для повышения трудоспособности рабочих с длительной статичной нагрузкой и при переносе тяжестей на большие расстояния.
Пример: активный экзоскелет нижних конечностей ReWalk (ARGO Medical Technologies, Израиль). Позволяет людям с параличом нижней половины тела (нижний парапарез) вставать на ноги и ходить, опираясь на палки. Работа конструкции Re-Walk основана на датчиках, улавливающих наклон тела вперед и передающих сигнал к поддерживающим ноги приборам. Цена аппарата составляет 100 тыс. долл. Питание осуществляется от аккумулятора, размещенного в специальном рюкзаке за спиной. Применение конструкции возможно только у лиц с сохраненными функциями верхних конечностей [14, 24, 27].
В. Экзоскелет-костюм - предназначен для увеличения силы и амплитуды всего тела как для верхних, так и для нижних конечностей, как правило, активный, применим для увеличения силы и работоспособности, а также обеспечивает надежную защиту от внешних факторов. Может быть активным либо пассивным.
Преимущества: увеличивает силы всего тела, позволяет выполнять больший объем работы, больший объем движений, защищает от внешних факторов.
Недостатки: большая масса конструкции, как правило, высокая стоимость, сложность разработки и адаптации к телу человека.
Показания: применим в военной отрасли для здоровых военнослужащих, в промышленности и космических исследованиях - для повышения трудоспособности.
Пример: активный экзоскелет-костюм XOS 2 (Sarcos, США). Создан для нужд армии США.
Новый Exoskeleton (XOS 2), который был выпущен компанией Raytheon Company, легче, быстрей и сильней своих предшественников, хотя использует на 50 % меньше энергии. Улучшенная конструкция обеспечивает более надежную защиту от внешних факторов. XOS 2 помогает оператору поднимать большой вес. Оператор, облаченный в экзоскелет, может выполнять работу двух-трех солдат. Костюм состоит из комбинации устройств, датчиков, силовых приводов и контроллеров. Все это приводится в движение гидравликой под высоким давлением. Он позволяет тому, кто надел костюм, с легкостью поднимать 100 кг несколько сотен раз и пробивать брусок дерева толщиной в 8 см. И в то же время, костюм достаточно быстр и точен, что позволяет ударять по футбольному мячу или по боксерской груше и взбираться по лестнице или по ступенькам [26].
3. По стоимости (условно):
А. Низкой стоимости (доступные): 1 000-10 000 долл. - как правило, отечественные аналоги либо пассивные экзоскелеты, сертифицированные в РФ, созданные из доступных материалов.
Преимущества: низкая стоимость обуславливает возможность широкого внедрения для различных категорий населения.
Недостатки: для уменьшения стоимости устройства в процессе его создания используется меньше современных технологий и материалов.
Показания: в зависимости от конкретного экзоскелета (применимы в медицинской, военной, промышленной отраслях).
Пример: активный экзоскелет нижних конечностей HAL, Hybrid Assistive Limb (Япония, Cyberdyne). Предназначен для пожилых людей и инвалидов, испытывающих затруднения в передвижении. Однако общий вес конструкции равен 23 кг, высота - 160 см. Кроме того, аккумуляторная батарея весит 10 кг, а время автономной работы (в условиях максимальной нагрузки) составляет 2,5 часа. Стоимость изделия 4 200 долл. [22].
Б. Средней ценовой категории: 10 00050 000 долл. - активные/пассивные экзоскелеты, не сертифицированные в РФ.
Преимущества: в процессе разработки используются более современные технологии и материалы.
Недостатки: как правило, экзоскелеты данной ценовой категории не сертифицированы в РФ, не доступны для большинства нуждающихся пациентов.
Показания: в зависимости от конкретного экзоскелета (применимы в медицинской, военной, промышленной отраслях).
Пример: активный экзоскелет нижних конечностей eLEGS, компании Ekso Bionics,
стоимость варьирует от 30 до 50 тыс. долл. Это специальный гидравлический экзоскелет, предназначенный для пациентов с частично парализованными нижними конечностями. Конструкция позволяет им передвигаться с использованием костылей или специальных ходунков. В основе его работы - интерфейс-аппаратно-программный комплекс, который использует естественное человеческое движение, чтобы безопасно перевести его в действие экзоскелета с помощью микрокомпьютера [16, 19].
В. Высокой стоимости: более 50 000 долл. - как правило, активные экзоскелеты.
Преимущества: в процессе разработки используются наиболее современные технологии и материалы.
Недостатки: высокая стоимость и зачастую засекреченные материалы и технологии резко ограничивают внедрение экзоскелетов в практическую медицину, а также в другие отрасли.
Показания: в зависимости от конкретного экзоскелета (применимы в медицинской, военной, промышленной отраслях), но чаще для создания определенного бренда, подчеркивающего статус фирмы разработчика и определения возможностей перспективных исследований.
Пример: активный экзоскелет нижних конечностей REX (REX Bionics, Новая Зеландия). Обеспечивает дополнительную поддержку тела человека в пространстве при перемещении. Управление осуществляется при помощи джойстика и планшета. Вес экзоскелета - 38 кг. Огромный вес аппарата и его высокая себестоимость - 150 тыс. долл. США, делает его недоступным для массового применения [21].
4. По области применения:
А. В военной отрасли: экзоскелеты данной группы применяются в военной отрасли для здоровых военнослужащих с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности военнослужащих. Могут быть активными либо пассивными, для нижних конечностей либо экзокостюмы.
Преимущества: обеспечивают высокую скорость перемещения, позволяют выполнять больший объем работы, больший объем движений, обеспечивают защиту от внешних факторов.
Недостатки: как правило, применимы исключительно в военной отрасли, т. к. схемы и технологии засекречены.
Показания: применимы у здоровых военнослужащих с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности.
Пример: пассивный экзоскелет нижних конечностей «К-2», ООО «Транспортные шагающие системы». Предназначен для нужд военных и МЧС. Данное устройство поможет человеку переносить тяжести (типа рюкзак, бронежилет,
защита сапера, снаряжение пожарного) массой 50 кг длительное время без больших усилий и нагрузки на собственный опорно-двигательный аппарат. Минимальные размеры и вес устройства (от 2 кг), эргономичность, неприхотливость в обслуживании сделают его незаменимым помощником в длительных экспедициях, военных марш-бросках, в районах с чрезвычайной ситуацией. Основной материал, из которых сделан экзоскелет, - углепластик, придающий изделию большую прочность и малый вес. Также экзоскелет может использоваться при ранениях опорно-двигательного аппарата, позволяя человеку перемещаться на значительное расстояние с поврежденной нижней конечностью, вплоть до перелома, зафиксировав ее дополнительно бинтами или ремнями выше и ниже повреждения на К-2. При использовании К- 2 человек получает дополнительную защиту нижних конечностей и позвоночника от механических повреждений. При этом разработчики этой системы отмечают возможность ее использования у инвалидов, с нарушением функции нижних конечностей [12].
Б. В медицинской отрасли: экзоскелеты данной группы применяются в практическом здравоохранении для пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-моно)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов. Могут быть активными либо пассивными, для верхних либо нижних конечностей.
Преимущества: увеличивает силу и амплитуду движений; способствуют социализации, реабилитации и абилитации инвалидов.
Недостатки: отсутствие специальных программ и целевого финансирования, необходимость дополнительных исследований и дальнейшей разработки, высокая стоимость моделей с активным принципом работы, не способствуют широкому созданию аналогов и оригинальных моделей в нашей стране и их внедрению в практическое здравоохранение.
Показания: применимы у пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов. Потенциальные способы применения экзоскеле-тов в медицине включают восстановление после травмы, корректировку походки и увеличение физических возможностей человека.
Примеры: [4, 10, 14, 16, 19-25, 27-31].
В. В промышленной отрасли: данная группа является новой ветвью развития экзоске-летов, по сути, представляет собой экзоскелет нижних конечностей, при необходимости принимающий статичное положение и создающий опору с целью снижения статичной нагрузки работников. Может применяться в промышленной отрасли, на производствах, крупных заводах, машиностроении.
Преимущества: снижает длительную нагрузку на конечности и позвоночник, в разы увеличивает работоспособность, снижает риск развития профессиональных заболеваний, тем самым поддерживает гигиену труда на высоком уровне. Возможность трансформации промышленных разработок в медицинскую отрасль.
Недостатки: необходимость дополнительных исследований и дальнейших разработок, отсутствие аналогов в нашей стране.
Показания: применим в промышленной отрасли у здоровых людей для снижения статичной нагрузки работников.
Пример: Экзоскелет Chairless Chair (Швейцария). Данный экзоскелет был создан для людей, которым на работе приходится почти целый день стоять на ногах и длительно испытывать статическую нагрузку. Chairless Chair сделан из алюминия и углеродного волокна. Его вес составляет всего два килограмма. Батарея, емкостью шесть вольт, позволяет экзоскелету работать без подзарядки в течение 24 часов. Когда человек активирует экзокостюм, срабатывают амортизаторы, превращающие его в удобное кресло, снимающее напряжение в мышцах ног и суставах. Разработчики считают, что данное устройство сможет облегчить людям работу и повысить эффективность. Экзоскелет удерживается на теле человека ремнями. Его вес регулируют крепления на ботинках, являющиеся частью экзокостюма [17, 15].
Г. В космической отрасли: данная группа является развивающейся и труднодоступной для знакомства с технологиями и материалами. К ней относится в настоящий момент единственный экзокостюм двойного назначения, который способен как затруднять, так и облегчать движения. Затруднение движений позволит космонавтам получить необходимую физическую нагрузку в условиях невесомости на Международной космической станции или находясь в долгом полете. Облегчение движений, увеличение их силы и амплитуды может использоваться в наземных условиях не только у космонавтов, но и в других отраслях (военной, медицинской, промышленной).
Преимущества: большой спектр действия, охват всех возможных сфер использования.
Недостатки: секретность, большая стоимость, этот экзоскелет все еще находится на стадии исследований и разработки.
Показания: применим в космической отрасли с целью затруднения движений и увеличения веса космонавтов в условиях невесомости; у пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)паре-за/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; у здоровых военнослужащих с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности военнослужащих.
Пример: новый активный экзоскелет-костюм от NASA. Новый костюм X1 весом в 26 кг способен как затруднять, так и облегчать движения. Затруднение движений используется космонавтами в условиях невесомости, облегчение -в других отраслях (военной, медицинской, промышленной). Этот экзоскелет все еще находится на стадии исследований и разработки. Будущие улучшения могут включать дополнительные суставы в районе лодыжек и бедер, для обеспечения большей свободы движений [10, 23].
5. По весу конструкции:
A. Сверхлегкие - до 2 кг
Описание: исключительно пассивные экзо-скелеты, за счет использования легких, но прочных материалов, отсутствия зависимости от источников энергии, обладают меньшей массой.
Преимущества: удобны в использовании, пациент становится мобильным, не устает от устройства, возможно применение у детей.
Недостатки: те же, что у пассивных экзо-скелетов.
Показания: применимы в медицинской отрасли - для пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности.
Пример: пассивный экзоскелет верхних конечностей «ЭКЗАР-2». Вес устройства от 1 до 2 кг [4, 7].
Б. Легкие - от 2 до 10 кг
Преимущества: удобны в использовании, пациент становится мобильным, не устает от устройства.
Недостатки: те же, что у пассивных экзо-скелетов.
Примеры: пассивный экзоскелет нижних конечностей «К-2», ООО «Транспортные шагающие системы». Пассивный экзоскелет верхних конеч-н остей WREX - Wilmington Robotic Exoskeleton (Уилмингтонский роботизированный экзоскелет) [25, 12].
B. Средней весовой категории - от 10
до 30 кг - пассивные либо активные экзоскелеты.
Преимущества: более сложная конструкция, больше функциональных возможностей устройства.
Недостатки: возможно развитие усталости от длительного использования тяжелой конструкции.
Показания: применимы в медицинской отрасли - для пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в промышленной отрасли - у здоровых людей для снижения статичной нагрузки работников.
Примеры: активный экзоскелет нижних конечностей HAL, Hybrid Assistive Limb (Япония, Cyberdyne), вес устройства 23 кг, активный экзоскелет-костюм от НАСА X1, вес устройства 26 кг [10, 22, 23].
Г. Тяжелые - более 30 кг: активные экзо-скелеты для нижних конечностей/экзокостюмы.
Преимущества: более сложная конструкция, больше функциональных возможностей устройства.
Недостатки: возможно развитие усталости от длительного использования тяжелой конструкции.
Показания: применимы в медицинской отрасли, для пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в промышленной отрасли - у здоровых людей для снижения статичной нагрузки работников; в космической отрасли - с целью затруднения движений и увеличения веса космонавтов в условиях невесомости.
Пример: активный экзоскелет нижних конечностей REX (REX Bionics, Новая Зеландия). Вес устройства 38 кг [21].
6. По количеству функций:
А. Экзоскелеты простого назначения: (для облегчения движений). Любые экзоскелеты, главная цель использования которых - увеличение функциональных возможностей человека.
Преимущества: усиление силы и амплитуды движений, восстановление утраченных функций.
Недостатки: в зависимости от вида применяемого экзоскелета.
Показания: применимы в медицинской отрасли для пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в промышленной отрасли - у здоровых людей для снижения статичной нагрузки работников.
Пример: активный экзоскелет верхней конечности Titan Arm (проект студентов-инженеров из Университета Пенсильвании). Конструкция компактна, дешева в производстве (элементы экзоскелета напечатаны на 3D-принтере). Система питается от аккумуляторов, которые крепятся на спине и приводится в действие с помощью кабелей и тросиков. Устройство предназначено для усиления силы и амплитуды движений, восстановления утраченных функций [29, 31].
Б. Экзоскелеты двойного назначения: (призваны как облегчать, так и затруднять движения) к данной группе относится в настоящий момент единственный экзокостюм двойного
назначения, который способен как затруднять, так и облегчать движения. Затруднение движений позволит космонавтам получить необходимую физическую нагрузку в условиях невесомости на Международной космической станции или находясь в долгом полете. Облегчение движений, увеличение их силы и амплитуды может использоваться в наземных условиях не только у космонавтов, но и в других отраслях (военной, медицинской, промышленной).
Преимущества: большой спектр действия, охват всех возможных сфер использования.
Недостатки: большая стоимость, этот экзоскелет все еще находится на стадии исследований и разработки.
Показания: применим в космической отрасли с целью затруднения движений и увеличения веса космонавтов в условиях невесомости; применим у пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-)пареза/паралича с наличием гипер-кинезов, для абилитации и реабилитации инвалидов; у здоровых военнослужащих с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности военнослужащих.
Пример: новый активный экзоскелет-костюм от NASA. Новый костюм X1 весом в 26 кг, способен как затруднять, так и облегчать движения. Затруднение движений используется космонавтами в условиях невесомости, облегчение -в других отраслях (военной, медицинской, промышленной). Этот экзоскелет все еще находится на стадии исследований и разработки. Будущие улучшения могут включать дополнительные суставы в районе лодыжек и бедер, для обеспечения большей свободы движений [10, 23].
7. По мобильности пациента:
А. Мобильные: позволяющие человеку свободно передвигаться в пространстве, так как устройство надето непосредственно на тело человека либо прикреплено к куртке-жакету.
Преимущества: нет ограничений в передвижении.
Недостатки: не подходят для лиц с полностью утраченной функцией нижних конечностей.
Показания: применимы в медицинской отрасли для пациентов с синдромом вялого (тетра-/ геми-)пареза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов; в военной отрасли - для здоровых военнослужащих с целью повышения трудоспособности; в промышленной отрасли -у здоровых людей для снижения статичной нагрузки работников; в космической отрасли -с целью затруднения движений и увеличения веса космонавтов в условиях невесомости.
Пример: пассивный экзоскелет-костюм Fortis от компании Lockheed Martin, США. Fortis способен переносить вес человека с тяжелым объектом по внешней конструкции в пол, таким образом
создавая интерактивную полку, расслабляющую мышцы пользователя [11].
Б. Фиксированные (стационарные): при использовании экзоскелетов данной группы человек не мобилен, так как устройство фиксировано (к стулу, инвалидному креслу, кровати).
Преимущества: подходят для лиц с полностью утраченной функцией нижних конечностей.
Недостатки: ограничения в передвижении.
Показания: применимы в медицинской отрасли для пациентов с синдромом верхнего вялого пара-монопареза, для абилитации и реабилитации инвалидов.
Пример: стационарная модификация пассивного экзоскелета верхних конечностей WREX -Wilmington Robotic Exoskeleton (Уилмингтонский роботизированный экзоскелет). Данная модель может быть фиксирована к инвалидному креслу [20].
Предлагаемые дополнения к определениям и составленная нами классификация экзоскеле-тов позволяют, с нашей точки зрения, более полно оценить их как новый продукт в целом ряде отраслей деятельности человека, а также выявить наиболее перспективные направления их дальнейшей разработки.
ЛИТЕРАТУРА_
1. Бедняк С. Г., Еремина О. С. Роботизированные экзоскелеты HAL (почувствуй себя НАиком) // Сборник научных трудов Sworld. - 2014. - Т. 2, № 1. - С. 49-51.
2. Воробьев А. А, Петрухин А. В., Засыпкина О. А. и др. // Современные технологии в медицине. - 2015. -Т. 7, № 2. - С. 185-197.
3. Воробьев А. А., Андрющенко Ф. А., Засыпкина О. А. и др. // ВНМЖ. - 2015. - № 1. - С. 58-61.
4. Воробьев А. А, Петрухин А. В., Засыпкина О. А. и др. // ВНМЖ. - 2014. - № 1. - С. 56-61.
5. Воробьев А. А, Петрухин А. В., Засыпкина О. А. и др. // Журнал анатомии и гистопатологии. - 2014. -Т. 3, № 1. - С. 20-27.
6. Воробьев А. А, Петрухин А. В., Засыпкина О. А. и др. // Оренбургский медицинский вестник. - 2014. -Т. 2, № 3. - С. 14-19.
7. Воробьев А. А, Петрухин А. В., Засыпкина О. А. и др. // Вестник Военно-медицинской академии. -2015. - № 2 (50). - С. 51-52.
8. Воробьев А. А., Засыпкина О. А., Кривоножки-на П. С. и др. // Вестник ВолгГМУ. - 2015. - № 2 (54). -С. 9-18.
9. Воробьев А. А., Засыпкина О. А., Кривоножки-на П. С. и др. // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. - 2015. - Т. 18, № 2 (53). - С. 51-63.
10. Новый экзоскелет двойного назначения от НАСА [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://globalscience.ru/article/read/21209/
11. Новый экзоскелет Fortis от компании Lockheed Martin [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://globalscience.ru/article/read/24766/
12. Транспортные шагающие системы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://twsystem.ru/ru/node/6
13. Экзоскелет // Википедия. - Дата обновления: 05.01.2015. - Режим доступа: http://ru.wi kipedia.org/?oldid= 67717712
14. A Human Exoskeleton // Washington Post. -2008, 6 May. - Retrieved. - 2013, 24 April.
15. A support that walks with you [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://noonee.com/
16. Berkeley robotics and human engineering laboratory [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //bleex. me. berkeley. edu/research/exoskeleton/elegs% E2%84%A2
17. Chairless Chair [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //globalscience.ru/article/read/24717/
18. HULC. Lockheed Martin // Retrieved. - 2011.
19. Kazerooni H. // International Journal of Humanoid Research. - 2007. - Vol. 4. - № 3. - P. 575-605.
20. Knaepen K., Beyl P., Duerinck S., et al. // IEEE Trans. Neural. Syst. Rehabil. Eng. - 2014. - Vol. 22 (6). -P. 1128-1137.
21. Meghan Rosen Mind to motion: Brain-computer interfaces promise new freedom for the paralyzed and immobile // Science News. - 2013, 16 November. -Vol. 184, Is. 10. - P. 22-24.
22. Moreno J., Turowska E. // ArantesWearable Robots: Biomechatronic Exoskeletons, 2008. - P. 283-321.
23. NASA developing exoskeleton for astronauts and the earthbound [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gizmag.com/x1-exoskeleton/24525/
24. Paraplegic Support Suits // Trendhunter Magazine. - 2008, 4 April. - Retrieved. - 2013, 29 January.
25. Rahman T., Sample W., Jayakumar S., et al. // J. Rehabil. Res. Dev. - 2006. - Vol. 43 (5). - P. 583-590.
26. Raytheon XOS 2 Exoskeleton, Second-Generation Robotics Suit, United States of America [Электронный ресурс] // army-technology.com. - Режим доступа: http://www.armytechnology.com/projects/raytheon-xos-2-exoskeleton-us
27. Rewalk' bionic legs get FDA approval // News.com.au. 2011, 17 January. - Retrieved. - 2012, 13 May. - Р. 22.
28. Shamaei K., Cenciarini M., Adams A. A, et al. // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 2014. - Vol. 61 (6). - Р. 18091821. doi: 10.1109/TBME.2014.2307698
29. Titanarm [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://titanarm.com
30. Wang S., Wang L., Meijneke C., et al. // IEEE Trans. Neural. Syst. Rehabil. Eng. - 2014. - Oct. 30.
31. Zolfagharifard Ellie The wearable robot that turns anyone into a SUPERHERO: Bionic arm lets users lift an extra 40lb effortlessly [Электронный ресурс] // mail online-10. Dec. 2013. - Режим доступа: http://www.dailymail.co.uk/ sciencetech/article-2521245/Titan-Arm-bionic-exoskeleton-lets-users-lift-extra-40lb-effortlessly.html
