Wie nah sind wir Elysium-Stil Exoanzüge?

Matt Damon neueste Film, Elysium, set 140 Jahre in der Zukunft wo gliedert sich die Gesellschaft zwischen den Eliten, die in einer utopischen orbital Gesellschaft leben und der Rest von uns, die im Elend nach unten auf die Oberfläche des Planeten zu kämpfen. Um diese Ungleichheit zu bekämpfen, eine heimliche Held installiert sich in einen Ganzkörper-prothetische und bricht in der "sicherste Ort im Universum." Muss eine Hölle eines Anzugs.

Der Film kann sowohl ein Jahrhundert und eine Hälfte fortan und reine Sci-Fi eingestellt werden. aber die Technologie, der es auf basiert ist sehr real. Der Film HULC Anzug (menschliche universelle Ladungsträger) ist in der Tat eng modelliert, nachdem das US-Militär eigenes Design ist – mit dem gleichen Namen.

"Der ganze Anzug nur eine Extrapolation auf der heutigen Technologie, die das Militär untersucht", sagte Elysium Regisseur Neill Blomkamp Yahoo! News. "Es ist wie ein"Kraft unterstützt"Anzug, die Ihnen hilft, Heben schwerer Gegenstände oder Sprung höher oder laufen schneller."

Extrapolationen sind eine Sache. Wie weit sind wir auf diese Realität wird?

Was macht Anzüge sind?

Macht Anzüge wie HULC, auch bekannt als angetriebene Exoskelette oder einfach Exoanzüge, sind tragbare Computer des Benutzers Stärke und (zumindest theoretisch) Beweglichkeit über elektronische oder pneumatische Aktuatoren erweitern soll. Diese Geräte verwenden in der Regel Hydraulik durch einen Bordcomputer gesteuert.

In der Praxis wäre die Soldaten tragen eine ausgereifte Exosuit in der Lage, Hunderte von Pfund Ausrüstung über unwirtlichem Gelände mit einer hohen Geschwindigkeit zu tragen, ohne einen Schweiß zu brechen. Altenpflege Pflegepersonal wäre in der Lage zu heben und bewegen von bettlägerigen Patienten ohne sie in einem Rollstuhl zu Falten. Chirurgen könnten Händezittern bei heikle Operation beseitigen. Bauarbeiter wäre in der Lage, schwere Materialien zu bewegen, ohne auf Kränen und anderen schweren Maschinen. Kurz gesagt, können sie unser Leben für immer, in jeder denkbaren Weise verändern.

Im Gegensatz zu Skywalkers Animatronic Hand oder Ashs Gauntlet vergrößern Exoanzüge nur vorhandene Fähigkeiten; Sie ersetzen keine verlorene Funktion. Denken Sie Ripley es Aliens Power Loader. Sie setzen auch auf äußere Reize, anstatt die neuronalen Vernetzung Techniken, die DARPA ist das Experimentieren mit Hilfe Steuerung fortschrittliche Prothetik. Zu guter Letzt sollte nicht Exoanzüge mit Mechs wie als Gundams, bewaffnete oder Jaegers verwirren. Mechs sind im wesentlichen humanoiden Fahrzeuge komplett mit Cockpit und konventionelle Steuerungen. Sie sind nicht physische Augmentierungen.

Die ersten Exoanzüge

Wir waren mit Meisterleistungen der übermenschlichen Stärke verliebt seit Anbeginn der Zeit (siehe: Samson, Herkules, Hulk, Colossus). Aber mit biologischen Manipulation wird sowohl wissenschaftlich aus zu erreichen und ethisch umstritten, Menschen haben schon basteln mit mechanischen Lösungen seit der späten viktorianischen Ära.

Im Jahre 1890 entwickelt russische Erfinder Nicholas Yagin die erste bekannte Exoanzüge. Diese passive Geräte verwendet Druckgas Harnblasen, um den Benutzer zu unterstützen, beim gehen, springen und laufen, beziehungsweise. Der erste gutgeschriebene US Exosuit Erfinder war Leslie C. Kelley, wer ein Modell im Jahr 1917, die Dampf macht und Kautschuk Bänder debütierte um den Träger Fähigkeiten zu erhöhen verwendet. Diese frühen Iterationen waren Roh am besten und während der Schneidkante für ihren Tag, viel zu umständlich und energieintensiv, der wirklich von Nutzen sein.

Es war nicht bis in die 1960er Jahre, die der moderne Power-Anzug-Konzept entstanden. General Electric, in Zusammenarbeit mit dem Department of Defense, erstellt die Hardiman, ein sperriges Apparat, die nicht im Gegensatz zu ein paar Kfz Monteure an den Rücken und die Beine geschnallt aussah. Während nach allen Maßstäben klobig, gelang es reduzieren Anstrengung um den Faktor 25, das ist ziemlich beeindruckend. D. h. Aufhebung 250 Pfund in der hydraulischen Anzug fühlte sich anhebenden 10. Es war auch eines der ersten Geräte bieten ein funkiges neues Feature namens "force-Feedback," zu verhindern, dass Benutzer Elemente in seinem Griff zu zerkleinern.

Aber für als vielversprechend, da die Hardiman-Konzept war, es nie wirklich verrissen heraus. Es wog Dreiviertel Tonne – fast doppelt so viel eigene liftbaren Grenze – hatte einen Fuß, die nur 2,5 Fuß pro Sekunde Tempo und umständlich, Verzögerung geritten, Master / Slave Kommandosystem beschäftigt. Es war eine tolle Idee, aber die Technologie benötigt, um es wirklich funktionsfähig zu machen hatte einfach noch erfunden werden.

Hardiman folgte zunächst Projekt Pitman, gebaut von Los Alamos Labors in den 1960er Jahren, und in der Folge die Lifesuit Mitte der 1980er Jahre. Monty Read, eine uns Army Ranger bei einem Fallschirm Unfall gelähmt kam mit der Idee für die Lifesuit nach der Lektüre Heinlein Starship Troopers (speziell die Bits über die Mobile Infanterie Power passt) während der Erholung. Er reichte seinen Vorschlag an das Department of Defense, die es in ihre R&D Bemühungen in den nächsten zwei Jahrzehnten aufgenommen.

Im Jahr 2003 konnten die frühen Lifesuit ein (LS1) Modelle nahtlos Gangart des Trägers entsprechen. Im Jahr 2005 das System der Guinness World Entfernung Geschwindigkeitsrekord für Wanderungen im Roboter-Anzüge Reed nach Abschluss der 3-Meilen-Zone Saint Patricks eingestellt "Tag-Lauf in Seattle in nur 90 Minuten. Nicht schlecht für ein Kerl mit einem kaputten Rücken. Heute kann die Lifesuit neueste Iteration, MK 14, gehen eine Meile auf eine volle Gebühr und heben bis zu 200 Pfund.

Der Stand der Technik

Erst ein Exosuit Entwicklungsprojekt aus dem Boden ist keine Kleinigkeit, und als solche wird eigentlich nur von Regierungen und erstklassige Rüstungsunternehmen durchgeführt. An der militärischen Front teamed Sarcos und Raytheon XOS Anzug machen; Lockheed Martin hat unterdessen seine Bemühungen auf dem realen HULC Anzug konzentriert.

Auf der zivilen Seite Cyberdyne Inc. (Nein, nicht dass man) bereits entwickelt und begonnen, Roll-out der HAL-5 (Nein, nicht, dass man entweder) für den Einsatz in Einrichtungen der Altenpflege. Während keiner von ihnen ganz mächtig genug, um Dystopie noch zu bewältigen ist, kommen beide überraschend nahe auf ihre eigene Weise.

Der XO

Die XO-Exoskelett, ursprünglich entwickelt als der Wearable energetisch autonomen Roboter (Verschleiß) von Sarcos Research von Salt Lake City, ist ein Ganzkörper-, Aluminium und Stahl Anzug, der Kraft und Beweglichkeit des Benutzers erweitert. Das Gerät selbst wiegt nur 200 Pfund und ermöglicht dem Benutzer um den gleichen Betrag mit einem 17-fold Rückgang der Belastung (heben 200 Pfund Feeds wie heben weniger als 12) zu heben. Der XO stützt sich auf Hochdruck-Hydraulik, seine erstaunliche Kraftakte durchzuführen – wie Stanzen durch dich Zoll Holz.

Die HULC

Lockheed es HULC Anzug, auf der anderen Seite wiegt nur 53 Pfund aber gewährt dem Benutzer die gleiche 200-Pfund tragende Fähigkeit. Die Kraft kommt Komplimente eines Rucksacks befestigt an den Titanrahmen, nicht für den Benutzer. Dies reduziert die Belastung der Beine und Rücken, eine der häufigsten Verletzungen an Soldaten. Das voll untethered Gerät läuft über einen integrierten Akku und ermöglicht es den Träger März um 3MPH und führen Sie kurz, 10 MPH platzen Sprints. Um fair zu sein, können NFL-Spieler 25 MPH in Schüben zu treffen. Aber sie sind viel mehr umständlich bis zum Jahresende.

Die Hal 5

Cyberdyn der Hal-5-System ist eine ausschließlich medizinische Version von die Exosuit. Ursprünglich entwickelt von Dr. Sankai, Professor an der Tsukuba Universität ist es konzipiert speziell für Menschen mit Behinderungen zu unterstützen. Die Ganzkörper-Anzug kann ein Benutzer natürliche Stärke verzehnfachen. Die Hal-5 erprobt Krankenhaus in Japan im vergangenen Jahr werden die ersten Exosuit für die globale Sicherheit Zertifizierung im vergangenen Februar.

Die nächste ergänzt Schritt

Mit den zahlreichen Vorteilen, die sie bieten, Exoanzüge nähern sich schnell für weit verbreitete Annahme — erste innerhalb des Militärs und dann, schließlich, von zivilen Bereich. Als Bionik sagte Experte Thomas Sugar, Associate Professor am Department of Engineering, Arizona State University, CNN:

In den nächsten fünf Jahren werden wir mehr und mehr Exoskelette draußen in der Praxis sehen... Wenn Sie leben in der Nähe wo ich tun und wollen gehen und Wandern den Grand Canyon, Exoskelett Geräte 10-15 Jahren aus könnte jetzt helfen Ihnen, das zu tun.

Das heißt, ist natürlich, vorausgesetzt, dass Wissenschaft die Fehler erstmal funktioniert. Exoanzüge haben eine Reihe von aktuellen technologischen Mängel, die behoben werden müssen, bevor sie wirksam, vor allem in dem Maße umgesetzt werden können sind sie auf der großen Leinwand.

Denn eines haben Exoanzüge bis zu den Zehen einer feine Linie zwischen Festigkeit und Gewicht zu sparen. Exosuit Innovatoren sind vor der Wahl: Stahl gefertigte Systeme sind viel stärker, aber auch viel schwerer als ihre Pendants aus Aluminium. Dies macht sie weniger wahrscheinlich, unter Last, die den Benutzer in eine blutige Brezel Falten katastrophal Scheitern erfordert aber auch viel mehr Energie zu bewegen. Gleiches gilt für den Anzug gemeinsame Aktoren. Aktuelle Hydraulikzylinder sind mächtig, aber sehr schwer, nicht zu erwähnen, dass die Flüssigkeiten, die sie verwenden beide schwer sind und eine Gewohnheit von undichten haben, verlassen den Aktor, schlaff und nutzlos. (Gasbetrieben) pneumatische Antriebe sind eine leichtere Option, jedoch viel zu ungenau für diese Art von Arbeit.

Selbst etwas so einfaches wie die Suche nach einem geeigneten Netzteil erweist sich ein bisschen eine Herausforderung. Es ist wirklich das gleiche Problem jedes mobile Gerätehersteller — von Motorola, DARPA – derzeit steht: ein Mangel an ausreichender Energiekapazität. Lithium-Ionen-Batterien sind die modische Wahl, aber sie sind schwer, unflexibel und eher schwerfällig gegeben die kurzen Stunden Wert von Saft, die sie halten können. Die Anzüge könnte theoretisch angetrieben kinetische Energie-Erzeugung (selbst kaum greifbarer als Vaporware), Verbrennungsmotoren, gleichmäßiger Dampf wie der Kelley-Anzug von 1917. Aber bis wir das nächste große Ding in Lithium-Luft-Technologie erreichen, werden wir stecken Recht wo wir sind.

Schließlich gibt es ganz andere Frage in den Plattformen Response-raten. Die Hardiman hatte ein Zeitabstand von weit über einer Sekunde. HULC und XO sind beide weit schneller, aber sie stellen immer noch eine spürbare Verzögerung. "Schaut man sich einige der Geräte gibt, sind sie eigentlich ziemlich schwer zu Fuß" weiterhin Zucker CNN. "Du musst sicherstellen, dass sie wirklich Menschen die Fähigkeiten verbessern." Basierend auf dem Elysium -Anhänger, würde die Kämpfe bekommt Matt Damon in völlig flüssige Bewegung erfordern. auch Bruchteile einer Sekunde verloren Tod bedeuten könnte.

Aber diese technischen Mängel sind lediglich Unebenheiten in der Straße. Als unsere technischen Fähigkeiten verbessert Fortschritte, was zu besseren Energie-Storage-Lösungen, Gehirn-Computer-Interfaces (BCI) und stärkere, leichtere Legierungen, Exoanzüge haben das Potenzial, allgegenwärtigen Werkzeuge für zukünftige Generationen werden. Und sie könnte nur hochziehen uns aus den Trümmern eines Tages.