Москва 24

31 марта, 2015

Стать роботом: для чего нужны экзоскелеты

Поделиться в социальных сетях:

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Экзоскелет позволяет преодолеть пределы человеческих возможностей. С помощью этих устройств люди могут с легкостью поднимать тяжелые грузы или же вновь встать на ноги после болезней или травм. Корреспондент M24.ru узнал, какими они бывают и поговорил с создателями первого российского экзоскелета.

Немного истории

"Экзоскелет" расшифровывается как "внешний скелет". Он, например, есть у черепах или моллюсков. В мире людей прототип такого устройства в XIX веке представил изобретатель-самоучка Николай Ягн. Называлось его изобретение эластипед – оно представляло собой систему пружин, усиливающих движение ног, и облегчало бег, прыжки и ходьбу. Ягн получил в США патент на свое устройство, но дальнейшего развития его идеи в то время не получили. Сейчас похожую технологию используют при изготовлении джолли-джамперов – тренажеров, позволяющих прыгать на большую высоту.

Эластипед Ягна

Первый современный экзоскелет Hardiman был создан в 1960-х годах в США. В нем можно было поднимать груз весом более 100 килограммов, прилагая такое же усилие, как для поднятия 4,5 килограмма. Однако у модели был один недостаток – она сама весила 680 килограммов и поэтому дальнейшего развития не получила.

Спустя 10 лет югослав Миомир Вукобратович представил устройство, позволяющее ходить людям с параличом или травмами нижних конечностей. Известно, что экзоскелетом заинтересовались советские ученые, разработку передали в НИИ механики МГУ.

Современные экзоскелеты делятся на два типа:

  • пассивные – не имеют источников питания, работают благодаря усилиям оператора;
  • силовые – используют для движения дополнительные двигатели.
  • Применять их пытаются, в основном, в двух областях – медицине и военном деле. Активно финансирует и участвует в разработке экзоскелетов DARPA – американское агентство, отвечающее за передовые военные технологии. Задача – сделать устройство, позволяющее скрестить возможности машины и человека. По сути – робота, обладающего разумом. Военный экзоскелет должен увеличивать выносливость и силу солдата, позволяя ему перемещаться на большие расстояния, переносить тяжелое оружие и делать в одиночку то, на что обычно необходимо больше людей.

    Использовать экзоскелеты планируют и во время спасательных операций: с их помощью можно будет разбирать завалы, а также они будут защищать спасателей от падения обломков зданий.

    Наши разработки

    В Москве созданием экзоскелета занимается команда инженеров из МГУ. Устройство получило название ExoAtlet. Работа над проектом ведется с конца 2013 года, а в прошлом году он получил статус резидента "Сколково". Ученые разрабатывают реабилитационный экзоскелет, который можно будет использовать как в больницах, так и дома.

    Про испытания

    Мы планируем в мае начать клинические исследования на базе одной из столичных клиник. Первая группа будет сформирована из пилотов, зарегистрировавшихся у нас на сайте, – это порядка 700 человек из разных городов России, не только из Москвы.
    Приобрести экзоскелет смогут как клиники, так и обычные люди. Мы делаем методики, с помощью которых врачи смогут работать с пациентами, будет специальный софт, регистрирующий все данные с пациента, и будет аналитика, которая позволит медикам видеть изменения и прогнозировать улучшения. А людям экзоскелет поможет сохранить те результаты, которых они достигли в клинике при реабилитации. Мы планируем, что ExoAtlet можно будет брать в аренду или покупать и использовать как тренажер для реабилитации в домашних условиях.
    Екатерина Березий
    Основатель и CEO проекта ExoAtlet


    Основной принцип, которым руководствуется команда при создании экзоскелета – простота. Как поясняет инженер проекта Мстислав Родыгин, чем проще устройство, тем оно долговечнее и ожидаемее его поведение.

    Работает ExoAtlet от двух батарей. Они установлены в рюкзаке, который надет на пилота, там же стоит плата управления. Хватает их на шесть часов непрерывной ходьбы – экзоскелет потребляет энергию только во время движения.

    Управляется он при помощи установленного на телефон приложения. Пока у человека в экзоскелете должен быть сопровождающий, но в планах сделать так, чтобы сам пилот мог управлять устройством. Экзоскелет весит 20 килограммов с батареями и остальным необходимым оборудованием. В планах сделать его еще легче. Модель выдерживает максимальную нагрузку порядка 100 килограммов. Для передвижения носящий должен опираться на костыли – они служат дополнительной точкой опоры, когда нога человека отрывается от земли.

    Про первые шаги и ощущения

    Самое главное – психологически себя перебороть, потому что ты не знаешь, как поведет себя экзоскелет в той или иной ситуации. Каждый день я учился по-новому ходить, потому что паттерны ходьбы были разными – то шаг длиннее, то шаг короче, то шаг быстрее. Всегда был процесс обучения новому. С разработчиками активно работаю с октября. Максимум ходил 3,5 часа на открытии олимпиады по робототехнике в Сочи – прошел более 500 метров. Сейчас костыли нужны для поддержки равновесия. Конечно, хочется, чтобы и весил мало и под одежду одевался. Но самое главное – начало положено.
    Ярослав Святославский
    пилот проекта ExoAtlet


    Экзоскелет можно будет купить. Создатели планируют, что в первые годы из-за небольших объемов продаж он будет стоить порядка 1,5 миллиона рублей, в дальнейшем цена снизится до 700 тысяч. "Мы будем стремиться, чтобы наше устройство вошло в список технических средств реабилитации", – подчеркивает Екатерина Березий. Благодаря этому нуждающийся в подобном устройстве для домашней реабилитации сможет получить его бесплатно.

    В мире

    Действующие модели экзоскелетов, кроме России, есть у США и Японии. В Америке на данный момент самым совершенным является экзоскелет XOS. Работает над ним Raytheon Sarcos при поддержке DARPA. Устройство весит 68 килограммов и позволяет носящему его поднять свыше 90 килограммов с минимальным усилием. При этом владелец не испытывает усталости. Вторая модель устройства имеет автономный источник питания, которого хватает на восемь часов работы. Солдат в таком экзоскелете может в одиночку выполнять работу за троих человек.

    Фото: army-technology.com

    Японский HAL в полной комплектации весит 23 килограмма, версия только для ног – 10 килограммов. Работает от аккумуляторов, которых хватает на 2 часа 40 минут беспрерывного движения. Интересен тем, что распознает сигналы, которые мозг посылает мышцам. Как это работает? Человек думает: "Я хочу сделать шаг". Мозг посылает сигнал мускулам. Сенсоры экзоскелета распознают его, и устройство начинает двигаться вместе с рукой или ногой.

    HAL представлен в двух версиях – HAL-3 (позволяет восстановить двигательную функцию ног) и HAL-5 (восстановление двигательных функций рук, ног и торса). Модель для ног уже активно применяется в лечебных учреждениях, кроме того, ее можно взять в аренду. Экзоскелет для двух ног при годовой аренде обойдется в 178 тысяч йен, или 86013 рублей в месяц. Плюс необходимо будет оплатить первоначальную настройку – ее стоимость составляет 550 тысяч йен, или 265 771 рубль (по курсу 1 йена – 0,48 рублей).


    50 лет назад экзоскелеты казались фантастикой, сегодня это уже реальность. Пока они только входят в нашу жизнь, но, кто знает, может еще через 50 лет или даже раньше любой желающий сможет надеть экзоскелет и почувствовать себя "Железным Человеком".

    Сюжет: От морей к звездам: как работает наука

    Поделиться в социальных сетях:

    закрыть
    Обратная связь
    Форма обратной связи
    Прикрепить файл

    Отправить

    Следите за новостями:

    Больше не показывать
    Яндекс.Метрика