The dawn of the age of the exoskeleton

The concept of wearable exoskeletons dates back to 1890, when Nicholas Yagn, a self-taught Russian inventor, patented a wearable exercising apparatus. In 1919, American Leslie C. Kelley received a patent for a steam-powered walking support device, marking one of the earliest powered exoskeleton concepts. By the late 1960s, multiple actuated robotic exoskeletons with electronic control systems had been developed.

Exoskeletons work by generating forces that make wearers stronger, faster, or more enduring. Some enhance movement accuracy, dexterity, and posture, while others elevate human capabilities beyond normal limits or assist patients with reduced physical capacity. Modern active robotic exoskeletons typically feature lightweight mechanical frames with ergonomic attachments at the trunk, waist, and limbs.

For example, the Hypershell device used in Ukraine attaches to the waist and thighs to assist hip flexion and extension. The Suit X device used by IKEA supports the back and shoulders by attaching to the torso and upper limbs. Actuators in most powered exoskeletons convert battery power into mechanical movement, coordinated by embedded control units that adjust force and trajectory based on user state and task demands.

تعود فكرة الإكسوسكيلطن القابل للإرتداء إلى عام 1890، عندما سجل نيكولاس ياغن، اختراع روسي مستقل، برخط إنتاج لجهاز تمارين قابل للإرتداء. في عام 1919، حصل ليسلي س. كيليي، اختراع أمريكي، على برخط إنتاج لجهاز دعم المشي البخاري، مما يمثل أحد أوائل مفاهيم الإكسوسكيلطن القابل للتشغيل. بحلول أواخر السبعينيات، تم تطوير عدة إكسوسكيلطن روبوتية محركة ذات أنظمة تحكم إلكترونية.

تعمل الإكسوسكيلطن من خلال إنتاج القوى التي تجعل المرتدين أقوى، أسرع، أو أكثر صلابة. بعضها يعزز الدقة في الحركة، والرقية، والوضعية، بينما يرفع آخرون قدرات الإنسان خارج الحدود الطبيعية أو يساعد المرضى الذين لديهم قدرة جسدية منخفضة. عادةً ما تتميز الإكسوسكيلطن الروبوتية النشطة الحديثة بإطارات ميكانيكية خفيفة الوزن وملحقات أيروتومية في الجزء الأعلى من الجسد، والحوض، والذراعين.

على سبيل المثال، يُرفق جهاز Hypershell المستخدم في أوكرانيا بالحوض والفخذين لدعم انتفاخ والانفتاج الفخذي. يستخدم جهاز Suit X الذي يستخدمه IKEA لدعم الظهر والكتفين من خلال ارتباطه بالجسم الأعلى والذراعين. تحول المحركات في معظم الإكسوسكيلطن القابلة للتشغيل طاقة البطارية إلى حركة ميكانيكية، منسقة بواسطة وحدات تحكم مدمجة تُعديل القوة والمسار وفقًا لحالة المستخدم ومتطلبات المهمة.

হুয়ারযুক্ত এক্সোস্কেলেটনের ধারণা ১৮৯০ বছরে তারপর থেকে প্রারম্ভিক হয়েছে, যখন Nicholas Yagn, একজন স্ব-শিক্ষিত রাশিয়ান আবিষ্কারক, একটি হুয়ারযুক্ত ব্যায়াম যন্ত্রপাতির জন্য পেটেন্ট পাওয়া। ১৯১৯ মসামিয়ান Leslie C. Kelley একটি স্টিম-চালিত হিটিং সাপোর্ট ডিভাইসের জন্য পেটেন্ট পেয়েছেন, যা সবচেয়ে প্রাথমিক মোটরাইজড এক্সোস্কেলেটনের মধ্যে একটি হিসেব ধরা যায়। ২০শ শতকের শেষের ১৯৬০ দশকে, একাধিক অ্যাকটুয়েটেড রোবোটিক এক্সোস্কেলেটন যেগুলি ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল সিস্টেম সহ বিকাশ করা হয়েছে।

এক্সোস্কেলেটন কাজ করে এমন ভাবে যে প্রয়োগকারীদের বাড়ে, দ্রুত হয় বা বেশি সময় পর্যন্ত টেকাওয়ার করে। কিছু চলাচলের সঠিকতা, কুসল এবং অবস্থান বাড়িয়ে দেয়, অন্যগুলি মানব ক্ষমতার সীমা অতিক্রম করে বা কম শারীরিক ক্ষমতা থাকা রোগীদের সাহায্য করে। আধুনিক সক্রিয় রোবোটিক এক্সোস্কেলেটন সাধারণত হালকা যান্ত্রিক ফ্রেম এবং ট্রাঙ্ক, ওয়েস্ট এবং লিম্বসে এরৗনোমিক অ্যাটাচমেন্ট সহ থাকে।

উদাহরণস্বরূপ, ইউক্রেনে ব্যবহৃত Hypershell ডিভাইস কমা ও থাঙা দিয়ে জুড়ে হিপের ফ্লেক্সন ও এক্সটেনশন সহায়তা করে। IKEA ব্যবহার করা Suit X ডিভাইস টোর্সো ও উপরে লিম্বগুলিতে জুড়ে ব্যাক ও শোল্ডারগুলি সমর্থন করে। অধিকাংশ পাওয়ার্ড এক্সোস্কেলেটনের এ্যাকচুয়েটর্স ব্যাটারি পাওয়ারকে মেকানিক্যাল মুভমেন্টে রূপান্তর করে, যা ব্যবহারকারীর অবস্থা ও টাস্কের চাহিদা অনুযায়ী ফোর্স ও ট্রেজেক্ট্রি ঠিক করে এমন ইন্টেগ্রেটেড কন্ট্রোল ইউনিটের মাধ্যমে জোর দেয়।

Das Konzept tragbarer Exoskelette geht auf 1890 zurück, als Nicholas Yagn, ein selbstgestützter russischer Erfinder, eine Patentanmeldung für ein tragbares Übungsgerät erhielt. 1919 erhielt Leslie C. Kelley, ein US-amerikanischer Erfinder, ein Patent für eine dampfbetriebene Gehstützvorrichtung, was zu einem der frühesten konzipierten motorisierten Exoskelette zählt. In den späten 1960er Jahren wurden mehrere aktivierte robotische Exoskelette mit elektronischen Regelungssystemen entwickelt.

Exoskelette funktionieren, indem sie Kräfte erzeugen, die Träger stärker, schneller oder widerstandsfähiger machen. Einige verbessern die Genauigkeit der Bewegung, die Fingerfertigkeit und die Haltung, während andere menschliche Fähigkeiten über normale Grenzen hinaus steigern oder Patienten mit reduzierter körperlicher Leistungsfähigkeit unterstützen.

Moderne aktive robotische Exoskelette verfügen typischerweise über leichte mechanische Rahmen und ergonomische Befestigungen am Oberkörper, Bauchnabel und den Gliedmaßen.

Zum Beispiel wird das in der Ukraine eingesetzte Hypershell-Gerät an Bauchnabel und Oberschenkel angebracht, um die Hüftflexion und -Extension zu unterstützen. Das von IKEA verwendete Suit X-Gerät trägt die Wirbelsäule und die Schultern, indem es am Oberkörper und den oberen Gliedmaßen befestigt ist. Aktuatoren in den meisten motorisierten Exoskeettern wandeln Batterieleistung in mechanische Bewegung um, koordiniert durch integrierte Regelungseinheiten, die Kraft und Bahngemeinsamkeit basierend auf dem Zustand des Benutzers und den Anforderungen der Aufgabe anpassen.

El concepto de exoesqueletos portátiles se remonta a 1890, cuando Nicholas Yagn, un inventor ruso autodidacta, patentó un aparato de ejercicio portátil. En 1919, Leslie C. Kelley, un inventor estadounidense, recibió una patente para un dispositivo de soporte peatonal alimentado por vapor, marcando uno de los primeros conceptos de exoesqueleto motorizado. Para finales de la década de 1960, se habían desarrollado varios exoesqueletos robóticos acionados con múltiples actuadores y sistemas de control electrónico.

Los exoesqueletos funcionan generando fuerzas que hacen que los usuarios sean más fuertes, más rápidos o más resistentes. Algunos mejoran la precisión del movimiento, la destreza y la postura, mientras que otros elevan las capacidades humanas más allá de los límites normales o ayudan a pacientes con capacidad física reducida. Los exoesqueletos robóticos activos modernos suelen contar con marcos mecánicos ligeros y accesorios ergonómicos en la parte superior del cuerpo, la cintura y los miembros.

Por ejemplo, el dispositivo Hypershell utilizado en Ucrania se adjunta a la cintura y los muslos para asistir en la flexión y extensión de la cadera. El dispositivo Suit X utilizado por IKEA soporta la espalda y los hombros al adjuntarse al torso y los miembros superiores. Los actuadores en la mayoría de los exoesqueletos motorizados convierten la energía de las baterías en movimiento mecánico, coordinado por unidades de control integradas que ajustan la fuerza y la trayectoria según el estado del usuario y las demandas de la tarea.

Le concept des exosquelettes portables remonte à 1890, lorsque Nicholas Yagn, un inventeur russe autodidacte, a obtenu un brevet pour un appareil d'exercice portable. En 1919, Leslie C. Kelley, inventeur américain, a obtenu un brevet pour un dispositif de soutien mécanique alimenté à la vapeur, marquant l'un des premiers concepts d'exosquelette motorisé. À la fin des années 1960, plusieurs exosquelettes robotiques actionnés par des actionneurs et disposant de systèmes de contrôle électroniques avaient été développés.

Les exosquelettes fonctionnent en générant des forces qui rendent les porteurs plus forts, plus rapides ou plus résistants. Certains améliorent la précision du mouvement, la dextérité et la posture, tandis que d'autres dépassent les capacités humaines normales ou aident les patients à avoir une capacité physique réduite. Les exosquelettes robotiques actifs modernes comprennent généralement des cadres mécaniques légers et des accessoires ergonomiques sur le tronc, la taille et les membres.

Par exemple, le dispositif Hypershell utilisé en Ukraine se fixe sur la taille et les cuisses pour assister la flexion et l'extension de la hanche. Le dispositif Suit X utilisé par IKEA soutient le dos et les épaules en se fixant sur le torse et les membres supérieurs. Les actionneurs dans la plupart des exosquelettes motorisés transforment l'énergie des batteries en mouvement mécanique, coordonnés par des unités de contrôle intégrées qui ajustent la force et la trajectoire en fonction de l'état de l'utilisateur et des exigences de la tâche.

वेअरेबल एक्सोस्केलेटन का समझाव 1890 में उपलब्ध हो गई थी, जब Nicholas Yagn, एक स्वयं-शिक्षित रशियन आविष्कारक ने एक वेअरेबल एक्सर्साइज़ अपारेट के लिए पेटेंट दर्ज कर लिया। 1919 में, अमेरिकी Leslie C. Kelley ने एक स्टीम-पावर्ड वॉकिंग सपोर्ट डिवाइस के लिए पेटेंट प्राप्त कर लिया, जो सबसे पुराने मोटराइज़्ड एक्सोस्केलेटन के समझाव में से एक था। 20थ सदी के अंत के 1960 के दशक में, कई एक्टिएटेड रोबोटिक एक्सोस्केलेटन जो इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल सिस्टम के साथ विकसित किए गए थे।

एक्सोस्केलेटन वह फोर्सेज़ उत्पन्न करके काम करते हैं जो पहरेदारों को तेज़, मजबूत या अधिक समय तक चलने में सक्षम बनाते हैं। कुछ चलने की सटीकता, दक्षता और पोज़ीशन को बेहतर बनाते हैं, जबकि कुछ मानव क्षमताओं को सामान्य सीमाओं से अधिक बढ़ाते हैं या शारीरिक क्षमता घटे हुए रोगी मदद करते हैं। आधुनिक एक्टिव रोबोटिक एक्सोस्केलेटन सामान्यतः हल्के मैकेनिकल फ्रेम और ट्रंक, वेस्ट और लिम्ब्स पर एर्गोनॉमिक अटैचमेंट्स के साथ उपस्थित होते हैं।

उदाहरण के लिए, यूक्रेन में उपयोग किए जाने वाले Hypershell डिवाइस पेटी और थाईज़ के साथ जुड़ता है ताकि हिप फ़्लेक्शन और एक्सटेंशन की सहायता की जा सके। IKEA द्वारा उपयोग किए जाने वाले Suit X डिवाइस टोर्सो और ऊपरी लिम्ब्स के साथ जुड़कर बैक और शोल्डर्स को सपोर्ट करता है। अधिकांश पावर्ड एक्सोस्केलेटन में एक्टुएटर्स बैटरी पावर को मैकेनिकल मूवमेंट में बदलते हैं, इंटेग्रेटेड कंट्रोल यूनिट्स द्वारा जो उपयोगकर्ता स्टेट और टास्क डिमांड्स के आधार पर फ़ोर्स और ट्रेज़ेक्ट्री को समायोजित करते हैं।

Konsep ekosskelet yang dapat dipakai kembali dates back ke tahun 1890, ketika Nicholas Yagn, seorang penemu Rusia yang belajar sendiri, mendaftarkan paten untuk perangkat latihan yang dapat dipakai. Pada tahun 1919, Leslie C. Kelley, seorang penemu Amerika Serikat, menerima paten untuk perangkat dukungan jalanan berbasis uap, menandai salah satu konsep ekosskelet berbasis tenaga pertama. Pada akhir dekade 1960, beberapa ekosskelet robotik berbasis aksuator dengan sistem kontrol elektronik telah dikembangkan.

Ekosskelet bekerja dengan menghasilkan gaya-gaya yang membuat pengguna menjadi lebih kuat, lebih cepat, atau lebih tahan lama. Beberapa meningkatkan akurasi gerakan, ketelitian, dan postur, sementara yang lain mengangkat kemampuan manusia di luas batas normal atau membantu pasien dengan kapasitas fisik yang berkurang. Ekosskelet robotik aktif modern biasanya dilengkapi dengan kerangka mekanik yang ringan dan aksesoris ergonomis di area trunk, pinggang, dan anggota tubuh.

Misalnya, perangkat Hypershell yang digunakan di Ukraina terpasang pada pinggang dan thigh untuk membantu fleksi dan ekstensi hip. Perangkat Suit X yang digunakan IKEA mendukung punggung dan bahu dengan terpasang pada toraks dan anggota superior. Aktuator dalam sebagian besar ekosskelet berbasis tenaga mengubah daya baterai menjadi gerakan mekanik, yang koordinasi oleh unit kontrol terintegrasi yang menyesuaikan gaya dan trajektori berdasarkan status pengguna dan kebutuhan tugas.

ウェアラブルエクソスケルトンの概念は、1890年にロシア出身の自学発明家ニコラス・ヤグン（Nicholas Yagn）が可動式運動装置の特許を取得したことにさかのぼります。1919年には、アメリカのリスリー・C・ケリー（Leslie C. Kelley）が蒸気駆動の歩行支援装置の特許を取得し、最初の動力式エクソスケルトンの概念の一つとして認識されています。1960年代後半には、電子制御システムを備えた複数のアクチュエータ付きロボットエクソスケルトンが開発されました。

エクソスケルトンは、力を発生させることで、着用者がより強く、速く、または長く持続できるようにします。一部は動きの正確さ、操作性、姿勢を向上させ、他の部分は人間の能力を通常の限界を超えて高め、または身体的能力が低下した患者を支援します。現代のアクティブロボットエクソスケルトンは、軽量の機械フレームと、トランク、ウエスト、四肢部位に装着される人間工学的なアタッチメントを特徴としています。

たとえば、ウクライナで使用されているHypershellデバイスは、股関節の屈伸を支援するためにウエストと太ももに装着されます。IKEAが使用するSuit Xデバイスは、胴体と上肢に装着して背中と肩を支えます。多くの動力式エクソスケルトンのアクチュエータは、バッテリーの電力を機械的な動きに変換し、着用者の状態とタスク要件に基づいて力と軌道を調整する組み込み制御ユニットによって調整されます。

主要エンティティ：企業：IKEA | 人物：Nicholas Yagn, Leslie C. Kelley | 場所：ウクライナ

FAQ：現代のエクソスケルトンはどのようにユーザーのニーズに適応しますか？

現代のエクソスケルトンは、センサーを使用してユーザーの状態とタスク要件を検出し、力の出力と動作軌道を調整します。たとえば、着用者がランニングを始めると、デバイスがサポート速度を上げ、疲労が検出されると、補正のために出力力を増やします。

O conceito de exoesqueletos portáteis remonta a 1890, quando Nicholas Yagn, um inventor russo autodidata, obteve uma patente para um aparato de exercícios portátil. Em 1919, Leslie C. Kelley, um inventor norte-americano, obteve uma patente para um dispositivo de suporte a passos alimentado a vapor, marcando um dos primeiros conceitos de exoesqueleto acionado. Nos finalidades da década de 1960, vários exoesqueletos robóticos acionados por atuadores com sistemas de controle eletrônicos haviam sido desenvolvidos.

Os exoesqueletos funcionam gerando forças que tornam os usuários mais fortes, mais rápidos ou mais duradouros. Alguns aprimoram a precisão do movimento, a destreza e a postura, enquanto outros elevam as capacidades humanas além dos limites normais ou auxiliam pacientes com capacidade física reduzida. Os exoesqueletos robóticos ativos modernos geralmente contam com estruturas mecânicas leves e anexos ergonômicos na região do tronco, da cintura e dos membros.

Por exemplo, o dispositivo Hypershell utilizado na Ucrânia se fixa na cintura e nos muslos para auxiliar a flexão e extensão da coxa. O dispositivo Suit X utilizado pela IKEA suporta a coluna e os ombros ao se fixar no tronco e membros superiores. Atuadores na maioria dos exoesqueletos acionados convertem energia de baterias em movimento mecânico, coordenados por unidades de controle integradas que ajustam força e trajetória com base no estado do usuário e demandas da tarefa.

Концепция носимых экзоскелетов возникла в 1890 году, когда Николай Ягн, самоучка-изобретатель из России, получил патент на носящее устройство для упражнений. В 1919 году американец Лесли С. Келли получил патент на паровое устройство для поддержки ходьбы, став одним из первых концептов двигаемого экзоскелета. К концу 1960-х годов были разработаны несколько приводимых роботизированных экзоскелетов с электронными системами управления.

Экзоскелеты работают за счет создания сил, делающих носителей сильнее, быстрее или выносливее. Некоторые улучшают точность движения, манеру и осанку, другие превосходят обычные человеческие возможности или помогают пациентам с сниженной физической подвижностью. Современные активные роботизированные экзоскелеты обычно оснащены легкими механическими рамами и эргономичными присоединениями к туловищу, животу и конечностям.

Например, устройство Hypershell, используемое в Украине, крепится к поясу и бедрам для помощи в сгибании и разгибании бедра. Устройство Suit X, используемое IKEA, поддерживает спину и плечи за счет крепления к туловищу и верхним конечностям. В большинстве двигаемых экзоскелетов приводы преобразуют энергию батарей в механическое движение, координируемое встроенными единицами управления, которые регулируют силу и траекторию в зависимости от состояния пользователя и требований задачи.

可穿戴外骨骼的概念可以追溯到1890年，当时一位自学的俄罗斯发明家尼古拉斯·亚格纳（Nicholas Yagn）获批专利，发明了一种可穿戴的锻炼装置。1919年，美国的 Leslie C. Kelley（Leslie C. Kelley）获得了一项蒸汽动力步行支撑装置的专利，这是最早的动力外骨骼概念之一。到了20世纪末60年代，已经开发出了多种带有电子控制系统的 actuators 机器人外骨骼。

外骨骼通过产生力量，使穿戴者变得更强、更快或更持久。一些增强运动准确性、灵活性和姿势，而另一些则超越正常人类能力，或帮助身体力量降低的患者。现代主动机器人外骨骼通常具备轻型机械框架，并在躯干、腰部和四肢部位安装符合人体工程学的附件。

例如，乌克兰使用的Hypershell设备可附着在腰部和大腿上，协助髋关节屈伸。IKEA使用的Suit X设备通过附着在躯干和上肢上，支撑背部和肩部。大多数动力外骨骼中的执行器将电池功率转换为机械运动，由嵌入式控制单元协调，这些控制单元根据用户状态和任务需求调整力度和轨迹。

关键实体：公司：IKEA | 人物：尼古拉斯·亚格纳，Leslie C. Kelley | 地点：乌克兰

FAQ：现代外骨骼如何适应用户需求？

现代外骨骼使用传感器检测用户状态和任务需求，相应调整力量输出和运动轨迹。例如，如果穿戴者开始跑步，设备会加快支撑速度；如果检测到疲劳，则增加功率输出以进行补偿。