ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ

ОБ ИЗДЕЛИИ

Экзоскелет EXOHEAVER предназначен для проведения промышленных работ в условиях, где краны и погрузчики не могут быть применены. Он помогает поднимать, удерживать на весу и переносить на небольшие расстояния тяжелые грузы. Одномоментно в процессе удержания груза на весу экзоскелет позволяет освободить руки и работать с удерживаемым объектом, производить сварку например.
Такие экзоскелеты могут быть полезны при экстренной замене задвижки или ремонта стальной трубы в узком пространстве цеха или при выполнении некоторых видов работ в шахте. Инициатором проекта выступила компания Норникель. А инженерные задачи проекта, связанные с мехатроникой решали специалисты ЮЗГУ.

ЗАДАЧА

Разработать концепт экзоскелета с улучшенной эргономикой, позволяющей расширить спектр возможных для выполнения в экзоскелете работ и эффектным внешним обликом на базе существующих моделей и доступных технологий.

РЕШЕНИЕ

Мы работали с опорой на рабочий образец. Его общую архитектуру, компоновку и принципы работы мы сохранили без изменений.
Мы провели исследование, и на его основе разработали концепт. В концепт вошли все решения, которые так или иначе улучшают пользовательский опыт: делают экзоскелет легче, маневреннее, ускоряют его надевание и снятие и конечно улучшают внешний вид.

ИССЛЕДОВАНИЕ

Один из сложных проектов, где над задачей работало несколько команд. Необходимо было учесть уже существующие наработки и ограничения. Дизайнеры «одеваясь в шкуру» каждого участника, искали точки соприкосновения и генерировали идеи, которые отвечают общим потребностям бизнеса, пользователя и производства.

УЧЕТ ИНТЕРЕСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Команда разработчиков выезжала в поле, чтобы лучше понять процессы, для которых экзоскелет предназначен: поговорить с рабочими, ощутить условия, в которых будет применяться продукт. В ходе этой работы определились возможности для улучшения функционала и эргономики. Гипотезы были воплощены в макетах и испытывались в живой среде.

АНАЛИЗ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВА

В первых функциональных образцах внимание к внешнему облику минимально. Другими словами, первые образцы делают из подручных материалов, стараясь экономить на каждой детали. Основная задача такого образца — ответить на вопрос: работает ли устройство? Выполняет ли свою функцию? 
Когда этот этап пройден, нужно показать идею широкому кругу возможных пользователей, чтобы оценить ее востребованность на рынке. Именно на этом этапе к работе подключается дизайнер. 
Обычно здесь же клиент ставит задачу, чтобы концепт был проработан для серийного производства. Если понимание о тираже изделия уже сложилось, то команда разработчиков выбирает технологии изготовления деталей и концепт прорабатывается под них. Если на этом этапе тираж остается неопределенным, то концепт разрабатывается под мелкосерийные технологии. Такой подход позволяет быстро произвести прототип для эффектной премьеры. При помощи прототипа и предварительных продаж можно оценить востребованность и установить тираж первой серии. После этого проект дорабатывается с учетом новых вводных.

АНАЛИЗ РЫНКА

Любое начинание находится не в вакууме, а в контексте рынка и уже существующих аналогов. Это актуально и для экзоскелетов. Часто возможности мировых конкурентов выше в области сбыта, поэтому им доступны технологии, которые дороже, но дают лучший результат. В этом проекте (как и в других) команда подробно изучала аналоги, их функциональные особенности, стратегическое позиционирование на рынке и анализировала доступные ниши. Образ продукта, который достойно выглядит на фоне конкурентов, рождается с опорой на эту часть исследования. Здесь цель работы над обликом — вдохнуть в изделие ощущение добротности, надежности, качества и безопасности, без отрыва от реальных производственных возможностей.

КОНЦЕПТ

Концепт включал в себя множество идей и наработок, которые возникли в процессе исследования. Архитектура продукта, мехатроника и компоненты внутри корпуса на спине не менялись. Несущий каркас строился на основе трубы и алюминиевого профиля. Также в нашем технологическом арсенале были: фрезеровка небольших алюминиевых деталей, работа с текстилем, резка и гибка металлического листа, и различные эксперименты с композитами.

Первое, что мы модифицировали — детали привязи, текстильные крепления экзоскелета на теле оператора.
Лямки были заменены на полноценный жилет разгрузку, что позволило существенно улучшить эргономику, распределить вес и разместить хранение инструментов.
Были предложены альтернативные методы регулировки каркаса для настройки под индивидуальные размеры пользователя. Регулируются длина бедра, голени, спины и ширина бедер. Боролись за то, чтобы процесс настройки был быстрым и интуитивно понятным. Чтобы оператор мог быстро настроить экзоскелет, на каркасе предложили размещать линейки с делениями. Элементы, отвечающие за настройку и подвижность системы выделили цветом, так как их необходимо контролировать.

Был предложен новый способ крепления опорных элементов в области бедра. Новшества включали в себя дополнительные элементы для распределения нагрузки переднюю и заднюю часть и крепления со стрепами, позволяющими увеличить скорость надевания экзоскелета. Бедренный и коленный шарнир дополнили обязательными защитными выступами. Выступ на коленном шарнире выполняет функцию опоры на колено. Мягкие защитные накладки опциональны и могут быть полезны в зависимости от вида выполняемой работы.

Поясная часть привязи была усилена, так как в процессе работы в экзоскелете, этот узел участвует в управлении маневрами. Была увеличена площадь пояса, боковые части дополнены жесткими вставками и мягкими элементами для оптимального распределения нагрузки. Также предложили использовать более подходящую металлическую фурнитуру с быстрым отстегиванием.

Узлы соединения каркаса были проработаны под технологию фрезеровки. Эти узлы выполняли и силовую, и защитную, и эстетическую функцию. Многие решения опирались на наблюдения. Например было зафиксировано, что оператор постоянно укладывает свободную руку на бедренный шарнир, поэтому в дизайне специально предусмотрена опора для руки.

Много функциональных деталей предложили для зоны управления грузами. Управление механизмом подъема разместили на ручках в непосредственной близости к карабинам для крепления груза, чтобы можно было одновременно контролировать груз рукой и управлять подъемом или спуском груза. Оснастили несущий каркас мягкими элементами для защиты головы и разместили подсветку.

Корпусу с подъемными механизмами придали плавную форму для безопасности. Форма ориентирована на технологию выклейки композитов и позволяет минимизировать объем корпуса, тем самым уменьшить вес и улучшить маневренность экзоскелета.

Была модифицирована и зона крепления экзоскелета к стопе. Это очень ответственный узел, на него в итоге переносится весь вес экзоскелета и груза. Стопа экзоскелета должна легко пристегиваться и не слишком нагружать ногу во время ходьбы. Мы оставили несущие элементы металлическими, увеличили площадь опоры на свод стопы и использовали крепления со стрепами.

РЕЗУЛЬТАТ
В серийном проекте было использовано множество наработок, предложенных в рамках нашего проекта. Концепт был продемонстрирован на разных выставках, например тут https://vk.ru/wall31028971_373 После этого, экзоскелет пережил еще несколько итераций доработок и сейчас его можно приобрести.

Команда

Исследование: Екатерина Григорьева, Иван Щипунов
Дизайн: Иван Щипунов
Конструкторская проработка: Алексей Цыганко
Визуализация: Александр Цыпкин
Год разработки: 2019
Потрачено трудоемкостей: 186 дней

ОБ ИЗДЕЛИИ

Экзоскелет EXOHEAVER предназначен для проведения промышленных работ в условиях, где краны и погрузчики не могут быть применены. Он помогает поднимать, удерживать на весу и переносить на небольшие расстояния тяжелые грузы. Одномоментно в процессе удержания груза на весу экзоскелет позволяет освободить руки и работать с удерживаемым объектом, производить сварку например.
Такие экзоскелеты могут быть полезны при экстренной замене задвижки или ремонта стальной трубы в узком пространстве цеха или при выполнении некоторых видов работ в шахте. Инициатором проекта выступила компания Норникель. А инженерные задачи проекта, связанные с мехатроникой решали специалисты ЮЗГУ.

ЗАДАЧА

Разработать концепт экзоскелета с улучшенной эргономикой, позволяющей расширить спектр возможных для выполнения в экзоскелете работ и эффектным внешним обликом на базе существующих моделей и доступных технологий.

РЕШЕНИЕ

Мы работали с опорой на рабочий образец. Его общую архитектуру, компоновку и принципы работы мы сохранили без изменений.
Мы провели исследование, и на его основе разработали концепт. В концепт вошли все решения, которые так или иначе улучшают пользовательский опыт: делают экзоскелет легче, маневреннее, ускоряют его надевание и снятие и конечно улучшают внешний вид.

ИССЛЕДОВАНИЕ

Один из сложных проектов, где над задачей работало несколько команд. Необходимо было учесть уже существующие наработки и ограничения. Дизайнеры «одеваясь в шкуру» каждого участника, искали точки соприкосновения и генерировали идеи, которые отвечают общим потребностям бизнеса, пользователя и производства.

УЧЕТ ИНТЕРЕСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Команда разработчиков выезжала в поле, чтобы лучше понять процессы, для которых экзоскелет предназначен: поговорить с рабочими, ощутить условия, в которых будет применяться продукт. В ходе этой работы определились возможности для улучшения функционала и эргономики. Гипотезы были воплощены в макетах и испытывались в живой среде.

АНАЛИЗ ОГРАНИЧЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВА

В первых функциональных образцах внимание к внешнему облику минимально. Другими словами, первые образцы делают из подручных материалов, стараясь экономить на каждой детали. Основная задача такого образца — ответить на вопрос: работает ли устройство? Выполняет ли свою функцию? 
Когда этот этап пройден, нужно показать идею широкому кругу возможных пользователей, чтобы оценить ее востребованность на рынке. Именно на этом этапе к работе подключается дизайнер. 
Обычно здесь же клиент ставит задачу, чтобы концепт был проработан для серийного производства. Если понимание о тираже изделия уже сложилось, то команда разработчиков выбирает технологии изготовления деталей и концепт прорабатывается под них. Если на этом этапе тираж остается неопределенным, то концепт разрабатывается под мелкосерийные технологии. Такой подход позволяет быстро произвести прототип для эффектной премьеры. При помощи прототипа и предварительных продаж можно оценить востребованность и установить тираж первой серии. После этого проект дорабатывается с учетом новых вводных.

АНАЛИЗ РЫНКА

Любое начинание находится не в вакууме, а в контексте рынка и уже существующих аналогов. Это актуально и для экзоскелетов. Часто возможности мировых конкурентов выше в области сбыта, поэтому им доступны технологии, которые дороже, но дают лучший результат. В этом проекте (как и в других) команда подробно изучала аналоги, их функциональные особенности, стратегическое позиционирование на рынке и анализировала доступные ниши. Образ продукта, который достойно выглядит на фоне конкурентов, рождается с опорой на эту часть исследования. Здесь цель работы над обликом — вдохнуть в изделие ощущение добротности, надежности, качества и безопасности, без отрыва от реальных производственных возможностей.

КОНЦЕПТ

Концепт включал в себя множество идей и наработок, которые возникли в процессе исследования. Архитектура продукта, мехатроника и компоненты внутри корпуса на спине не менялись. Несущий каркас строился на основе трубы и алюминиевого профиля. Также в нашем технологическом арсенале были: фрезеровка небольших алюминиевых деталей, работа с текстилем, резка и гибка металлического листа, и различные эксперименты с композитами.

Первое, что мы модифицировали — детали привязи, текстильные крепления экзоскелета на теле оператора.
Лямки были заменены на полноценный жилет разгрузку, что позволило существенно улучшить эргономику, распределить вес и разместить хранение инструментов.
Были предложены альтернативные методы регулировки каркаса для настройки под индивидуальные размеры пользователя. Регулируются длина бедра, голени, спины и ширина бедер. Боролись за то, чтобы процесс настройки был быстрым и интуитивно понятным. Чтобы оператор мог быстро настроить экзоскелет, на каркасе предложили размещать линейки с делениями. Элементы, отвечающие за настройку и подвижность системы выделили цветом, так как их необходимо контролировать.

Был предложен новый способ крепления опорных элементов в области бедра. Новшества включали в себя дополнительные элементы для распределения нагрузки переднюю и заднюю часть и крепления со стрепами, позволяющими увеличить скорость надевания экзоскелета. Бедренный и коленный шарнир дополнили обязательными защитными выступами. Выступ на коленном шарнире выполняет функцию опоры на колено. Мягкие защитные накладки опциональны и могут быть полезны в зависимости от вида выполняемой работы.

Поясная часть привязи была усилена, так как в процессе работы в экзоскелете, этот узел участвует в управлении маневрами. Была увеличена площадь пояса, боковые части дополнены жесткими вставками и мягкими элементами для оптимального распределения нагрузки. Также предложили использовать более подходящую металлическую фурнитуру с быстрым отстегиванием.

Узлы соединения каркаса были проработаны под технологию фрезеровки. Эти узлы выполняли и силовую, и защитную, и эстетическую функцию. Многие решения опирались на наблюдения. Например было зафиксировано, что оператор постоянно укладывает свободную руку на бедренный шарнир, поэтому в дизайне специально предусмотрена опора для руки.

Много функциональных деталей предложили для зоны управления грузами. Управление механизмом подъема разместили на ручках в непосредственной близости к карабинам для крепления груза, чтобы можно было одновременно контролировать груз рукой и управлять подъемом или спуском груза. Оснастили несущий каркас мягкими элементами для защиты головы и разместили подсветку.

Корпусу с подъемными механизмами придали плавную форму для безопасности. Форма ориентирована на технологию выклейки композитов и позволяет минимизировать объем корпуса, тем самым уменьшить вес и улучшить маневренность экзоскелета.

Была модифицирована и зона крепления экзоскелета к стопе. Это очень ответственный узел, на него в итоге переносится весь вес экзоскелета и груза. Стопа экзоскелета должна легко пристегиваться и не слишком нагружать ногу во время ходьбы. Мы оставили несущие элементы металлическими, увеличили площадь опоры на свод стопы и использовали крепления со стрепами.

РЕЗУЛЬТАТ
В серийном проекте было использовано множество наработок, предложенных в рамках нашего проекта. Концепт был продемонстрирован на разных выставках, например тут https://vk.ru/wall31028971_373 После этого, экзоскелет пережил еще несколько итераций доработок и сейчас его можно приобрести.

Команда

Исследование: Екатерина Григорьева, Иван Щипунов
Дизайн: Иван Щипунов
Конструкторская проработка: Алексей Цыганко
Визуализация: Александр Цыпкин
Год разработки: 2019
Потрачено трудоемкостей: 186 дней