Vad är ett exoskelett inom robotik?

Inom robotteknik är ett exoskelett, även känt som ett motordrivet exoskelett, en driven kostym som används för att förstora mänsklig styrka och/eller hastighet. Konceptet har genomgått omfattande behandling inom science fiction, men först på senare tid har det börjat få rimlighet i den verkliga världen. Konceptet har fått mest uppmärksamhet från den amerikanska militären och robotinriktade asiatiska länder som Japan och Sydkorea. Från och med 2009 har exoskelett byggts, men är inte allmänt utplacerade. Inte heller exoskelett är allmänt tillgängliga kommersiellt, men det kan snart ändras. 2008 började ett företag, Cyberdyne of Japan, att hyra ut sina kostymer.

Det första seriösa försöket att konstruera ett motordrivet exoskelett, utfört av General Electric 1965, kallades Hardiman. Avsikten med projektet var att skapa ett exoskelett som en person kunde använda för att lyfta 1500 lbs (680 kg), nästan ett ton. Projektet misslyckades. Försök att använda hela exoskelettet resulterade i våldsamma okontrollerade rörelser som skulle ha slitit en användares lem från lem. Själva dräkten vägde 1500 lb (680 kg) och kunde bara lyfta 750 lb (340 kg) när den kunde röra sig alls. Dräkten var aldrig påslagen med en person inuti.

Genombrott i att skapa praktiska exoskelett inträffade inte förrän i början av 2000-talet. Runt den här tiden gav decennier av forskning av organisationer som United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) slutligen resultat. Olika grupper konstruerade framgångsrikt prototyper av drivna exoskelett. Några för närvarande existerande (begränsade) exoskelett inkluderar Cyberdynes HAL 5, Hondas Exoskeleton Legs, MIT Media Labs Biomechatronics Group-ben och Sarcos/Raytheon XOS Exoskeleton. Specifikationerna för dessa kostymer varierar och vissa har inte släppts. HAL 5 (Hybrid Assistive Limb) marknadsförs för att kunna femdubbla användarens lyftkapacitet.

Två stora tillämpningar av exoskelett skulle vara inom militären och inom sjukvården. För militären skulle drivna exoskelett tillåta soldater att bära tyngre vapen och mer verktyg och ammunition. Konceptet med ett motordrivet exoskelett är ett centralt tema i den amerikanska militärens vision för en nästa generations armé. I januari 2007 rapporterades det att Pentagon hade gett medel till University of Texas nanoteknolog Ray Baughman för att utveckla myomerfibrer som ”muskler” för drivna exoskelett. För medicinsk vård har forskare vid flera universitet i Japan designat mjuka exoskelett som är utformade för att hjälpa medicinska vaktmästare att bära gamla eller handikappade. Så exoskelett kan ha tillämpningar i både krig och fred.

Ändå finns det flera stora hinder för att utveckla effektiva exoskelett. De största är förbättrade kraft-till-vikt-förhållanden (vilket skulle kunna underlättas genom att använda fibrer istället för konventionell mekatronik) och batteritid.