Модель пассивного экзоскелета, разработанная и оцененная с помощью более 100 солдат на трех армейских постах, завершила полевые испытания в мае 2022 года и получила высокое одобрение. Носимое устройство называется Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply (SABER). В результате успешных полевых испытаний DEVCOM предоставит финансирование HeroWear, компании по производству промышленных экзоскелетов из Нэшвилла, и Университету Вандербильта для пересмотра конструкции и поставки десятков опытных образцов в армию к концу 2022 года в рамках подготовки к серийное производство и дополнительные полевые испытания.

SABRE не будет превращать солдат в Железного человека

В отличие от многих предыдущих попыток создания военных экзоскелетов, SABRE не будет превращать людей в супергероев. Носимое устройство не будет отражать пули, не даст возможности летать и не позволит спешенным солдатам путешествовать с большим количеством снаряжения. Вместо этого SABRE представляет собой носимый экзокостюм без привода без приводов или двигателей. В этом экзоскелете (экзокостюм — это разновидность экзоскелета, подобно тому, как седан — это подкатегория автомобиля) используются эластичные элементы, чтобы снять часть сил со спины и позвоночника солдат. SABRE предназначен для облегчения подъема и снижения нагрузки на спину во время логистических операций.

Защита солдат

По данным Центра общественного здравоохранения армии США, травмы нижней части спины ежегодно приводят к более чем одному миллиону потерянных или ограниченных рабочих дней для солдат. Это эквивалентно более чем 460 травмам спины, вызванным перенапряжением, каждый день, в том числе в выходные дни (резюме по надзору за травмами в армии США за 2019 год).

Аналогичное исследование показало, что из 57 потенциальных факторов риска перенос груза и высокие тренировочные дозы были двумя ведущими, наиболее связанными факторами риска травм вне боя. Авторы приходят к выводу, что «скелетно-мышечные травмы являются основной причиной обращения за медицинской помощью, а также ограниченных обязанностей и инвалидности в вооруженных силах США и других вооруженных силах. Они влияют на военнослужащих во время начальной подготовки, оперативной подготовки и развертывания и оказывают прямое негативное влияние на общую готовность войск».

Решение

Экзоскелеты и экзокостюмы могут быть практическим решением для снижения травматизма солдат во время логистических задач. Они отличаются от большинства носимых устройств, которые попадают на склады и информируют пользователя, когда он перенапрягается. Вместо этого экзоскелеты помещаются между одним или несколькими суставами человеческого тела и создают физический мост, который можно использовать для расширения возможностей или сопротивления движению пользователя. Экзокостюм SABRE предназначен для физического снятия части нагрузки на мышцы спины с помощью эластичных ремней, которые проходят параллельно телу. Экзокостюм может быть отключен пользователем в любое время без необходимости его снятия. SABRE выполняет физическую работу вместе с солдатами, сводя к минимуму риск травм поясницы при выполнении своих задач.

Один из способов представить цели экзоскелетов — вернуться к введению гидроусилителя руля. Во время Второй мировой войны колеса тыловых машин и грузовиков регулярно застревали в грязи или грунтовых дорогах. Усилитель руля был решением для надежного выполнения логистических задач. Это не увеличило количество груза, которое должны были доставить водители, и не сделало их руки слабее из-за наличия устройства, которое помогало им поворачивать руль. Те же цели применимы ко всем военным экзоскелетам.

Участие солдат на этапе проектирования экзоскелета

Солдаты 101-й воздушно-десантной дивизии в Форт-Кэмпбелле вместе с командой из Вандербильта активно участвовали в разработке и тестировании экзоскелета SABRE. За год более 100 солдат из Форт-Кэмпбелл, Форт-Стилл и Форт-Нокс участвовали в разработке и тестировании экзокостюма. Работа является частью армейской программы Pathfinder. Программа Pathfinder — это инициатива Конгресса, направленная на достижение целей модернизации Командования будущего армии. Он ориентирован на поддержку инноваций технологий, вдохновленных припоем, и технологий, основанных на исследованиях. DEVCOM использует программу для подключения солдат к научным и технологическим сетям. Этот проект является свидетельством потенциала успеха за счет привлечения пользователей на ранних стадиях проектирования и тестирования.

«Первые несколько месяцев мы сосредоточились на том, чтобы брать интервью, наблюдать и проводить время с солдатами, — сказал доктор Карл Зелик, доцент кафедры машиностроения Университета Вандербильта. «Мы не пытались создать Железного человека — сложный, полный, жесткий, нереалистичный костюм. Вместо этого мы начали с глубокого понимания того, что Soldier нуждается в разработке легкого, низкопрофильного носимого инструмента без питания, который помогает оказывать столь необходимую помощь, не замедляя солдат и не мешая другим оперативным задачам».

Полевые испытания и следующие шаги

В испытаниях экзокостюма приняли участие более 100 солдат. Из тех, кто участвовал в полевых испытаниях, 90% сообщили, что экзокостюм повысил их способность выполнять свои задачи, и, вероятно, будут носить SABRE, если он будет доступен. «В течение дня, поднимая 60-фунтовые патроны, ты устаешь, особенно в нерабочее время. Это сказывается на вашем теле…», — сказал рядовой первого класса Дейл Полсон, 101-я воздушно-десантная дивизия, 3-320-я полевая артиллерия, канонир, 13B. «Ношение костюма действительно очень помогло, особенно когда я доставал патроны из кузова грузовика… Мне казалось, что это дало мне дополнительный импульс. Мне не нужно было так много работать… Я чувствую, что это помогло мне двигаться быстрее».

SABRE перейдет из программы Pathfinder в Командование развития боевых возможностей армии США (DEVCOM). DEVCOM предоставит финансирование Университету Вандербильта и HeroWear для подготовки экзокостюма к производству и использованию в полевых условиях.

«Мы очень гордимся тем, что наши коллеги, руководители DEVCOM и AFC, признали нас лучшими партнерами в понимании технологии и того, как представить эту революционную возможность солдатам», — сказал Дэйв Одет, руководитель системного подразделения DEVCOM SC. «Наша текущая программа экзоскелета DEVCOM Soldier Center и сотрудничество с Vanderbilt позволили ускорить модификацию технологии и успешный переход от ARL к Soldier Center».

Задействовав солдат на раннем этапе разработки, SABRE стал отдельным продуктом от гражданских экзокостюмов, уже предлагаемых HeroWear. «В HeroWear мы разрабатываем набор вспомогательных решений, которые снижают утомляемость и физическую нагрузку на работников. Apex остается нашим флагманским комбинезоном для поддержки спины для гражданских работников логистики и производства», — сказал Марк Харрис, генеральный директор HeroWear. «При постоянной поддержке армии мы рады добавить этот костюм SABRE в качестве новой линейки продуктов. Костюм SABRE удовлетворит уникальные потребности солдат армии США и будет интегрироваться с их снаряжением. Мы также ожидаем, что некоторые из инноваций экзокостюмов, разработанных для солдат, в конечном итоге принесут пользу гражданским работникам в будущих продуктах HeroWear».

Это важный шаг для всей индустрии экзоскелетов, который может привести к изменению взглядов на носимые технологии для физического увеличения во всем мире.