(от греч. έξω — внешний и σκελετος — скелет) — устройство, предназначенное для увеличения силы человека за счет внешнего каркаса. Устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих элементов.

Это определение соответствий между различными анатомическими характеристиками строения человеческого тела и параметрами механического устройства, обуславливающих оптимальную работу образующейся при этом биомеханической системы.

1.1 По источнику энергии и принципу работы привода:
б) пассивные экзоскелеты;
а) активные экзоскелеты.
1.2 По точке приложения (локализации):
а) экзоскелет верхних конечностей;
б) экзоскелет нижних конечностей;
в) экзоскелет-костюм.
1.3 По стоимости (условно):
а) низкой стоимости (доступные): до 1 млн. руб.; б) средней ценовой категории: до 5 млн. руб.; в) высокой стоимости — более 5 млн. руб.
1.4 По области применения:
а) военный;
б) медицинский;
в) промышленный;
г) космический.
1.5 По весу конструкции:
а) легкие — до 5 кг;
б) средней весовой категории — от 5 до 30 кг;
в) тяжелые — более 30 кг.
1.6 По количеству функций:
а) экзоскелеты простого назначения;
б) экзоскелеты двойного назначения;
в) экзоскелеты с расширенными функциями.
1.7 По мобильности пациента:
а) мобильные;
б) фиксированные (стационарные)

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 внешне- го 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 пореза/паралича, для абилитации и реабилитации инвалидов.
Пример. Экзоскелет HULC (США) активный экзоко- стюм. Позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности, HULC помогает не только переносить, но и поднимать груз с земли

В качестве источника энергии используется 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 Exoskeleton (Уилмингтонский роботизированный экзоскелет)

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- (моно-) пареза 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 благодаря неинвазивной поверхностной электромиографии. Однако система управления («биопорт») несовершенна. По мнению авторов, данная система не совершенна и нуждается в дальнейшей доработке.

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 абилитации 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 пере- дающих сигнал к поддерживающим ноги приборам. Цена аппарата составляет от 800 000 руб. Питание осуществляется от аккумулятора, размещенного в специальном рюкзаке за спиной. Применение конструкции возможно только у лиц с сохраненными функциями верхних конечностей

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 фак- торов. Может быть активным, либо пассивным.

Преимущества
: увеличение силы всего тела, по- зволяют выполнять больший объем работы, больший объем движений, защита от внешних факторов.
Недостатки
: большая масса конструкции, как правило, высокая стоимость, сложность разработки и адаптации к телу человека.
Показания
: применим в военной отрасли, для здо- ровых военнослужащих, в промышленности и космичес- ких 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 помо- гает оператору поднимать большой вес. Оператор, об- лаченный 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 гру- ше, и взбираться по лестнице или по ступенькам.

Экзоскелеты данной группы применяются в военной отрасли для здоровых воен- нослужащих, спортсменов, с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности. Могут быть активными, либо пассивными, для нижних конечностей, либо экзокостюмы.

Преимущества: обеспечивают высокую скорость перемещения, позволяют выполнять больший объем работы, больший объем движений, обеспечивают за- щиту от внешних факторов.
Недостатки: как правило, применимы исключительно в военной отрасли, так как схемы и технологии засекречены.
Показания: применимы у здоровых военнослужащих, спортсменов 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 (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 которого сделан экзоскелет, — углепластик, придаю- щий 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, зафиксиро- вав 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

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 экзоскелетов в медицине включают вос- становление после травмы, корректировку походки и увеличение физических возможностей человека.

Данная группа является новой ветвью развития экзоскелетов, 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 про- изводствах, 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, емкос- тью 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

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 при нахождении 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; применим у пациентов с синдромом вялого (тетра-/геми-) пареза/пара- лича, для абилитации и реабилитации инвалидов; применим у здоровых военнослужащих, с целью снижения физических нагрузок и увеличения трудоспособности военнослужащих.
Пример. Новый активный экзоскелет-костюм от NАSА. 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

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-) паре- за/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 конечнос- ти Titan Arm (проект студентов-инженеров из Универси- тета 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, вос- становления утраченных функций

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 при нахождении 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/пара- лича с наличием гиперкинезов, для абилитации и реабилитации инвалидов; применим 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

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-) паре- за/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

при использовании экзоскелетов данной группы человек не мобилен, так как устройство фиксировано (к стулу, инвалид- ному 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 парамонопареза, 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