Российский боевой экзоскелет. На что способны российские солдаты в экзоскелете
С помощью «умного» робота Сергей Рубинштейн впервые за девять лет сам прошёлся по набережной
Проверка реабилитационного аппарата неласковым северным летом и не всегда ровным архангельским асфальтом состоялась 28 июня. Это действительно была историческая прогулка: хотя испытания экзоскелета в Архангельской области идут около полутора лет, на улицу его «пилоты» в нём ещё не выходили, осваивая новые высоты и преодолевая себя лишь в тренировочном центре.
Впрочем, именно Сергей Рубинштейн и ранее проверял себя и прибор в иных условиях: с его помощью он перемещался по своему офису в боулинг-клубе и, конечно, венчался со своей супругой в Успенском храме летом прошлого года.
Готовясь сделать первые после травмы шаги по набережной, Сергей был единственным, кто не жаловался на холод и ветер. Инструкторы помогли ему облачиться в ту самую усовершенствованную модель экзоскелета, которая прибыла в Архангельск в декабре 2016 года. Та версия прибора компании «ЭкзоАтлет» (резидента фонда «Сколково») заменила первую, которую для региона закупила Корпорация развития Архангельской области. Надо сказать, что эта модель – сертифицированная, до этого медики и «пилоты» работали с прототипом.
Мечта сбылась! – сказал Сергей Рубинштейн. – Мы прогуливаемся по набережной. Сами! А вчера на тренировке я впервые за девять лет преодолел лестничный пролёт. Это были незабываемые ощущения, сравнимые с первым впечатлением от экзоскелета.
В этой прогулке по набережной ему также нужно было применить этот вновь обретённый навык. Но в помещении были перила, а на пути к площади Мира – нет, даром что ступеней всего три. Оказалось, что настройки аппарата позволяют ходить не только по идеально гладкой поверхности, но и по брусчатке – например, у стелы «Город воинской славы». Так, идя по ней, «пилот» выбрал опцию «Высокий шаг», а выйдя на асфальт, переключился на «Низкий».
Конечно, с момента травмы до начала испытаний экзоскелета архангельская набережная не стала для Рубинштейна терра инкогнита: он мог попасть туда тем же способом, что и любой северянин-«колясочник» – зачастую с чьей‑либо помощью. Но пройти по ней на своих двоих, даже и с «умным» прибором – это, по словам испытателя, совсем другое дело.
– Не всегда хочется, чтобы люди участвовали в событиях твоей жизни, – пояснил Сергей Рубинштейн. – Не всегда хочется, чтобы тебя таскали на коляске: иногда хочется просто пройтись самому, прогуляться с супругой, выйти в хорошую погоду и почитать книгу, ни от кого не завися.
Надо сказать, что и в случае с экзоскелетом совсем без помощи не обходилось: за спиной «пилота» стоял инструктор, который страховал своего подопечного – исключительно на случай падения.
Есть куда расти
Ещё одним участником памятной прогулки стал архангельский школьник Алёша Корсаков и его мама Екатерина – герои многочисленных публикаций «Правды Севера». В 2014 году семья Корсаковых – мама, папа, Алёша и младшая Оля, у которой ДЦП, – попали в страшную автомобильную аварию. Сильнее всех пострадал мальчик: получив серьёзную травму позвоночника, он оказался в инвалидном кресле.
Сергей Рубинштейн и другие взрослые верят, что для Алёши пример взрослого «пилота» экзоскелета станет вдохновением и мотивацией, поможет поверить в то, что кресло – это не навсегда.
Самое главное, что этот прибор есть в нашем городе: он не на картинках, не в телевизоре, – сказал Сергей. – Мне не один год мечталось о том, чтобы пройтись по набережной. И, наверное, сегодня мой молодой друг Алексей тоже, глядя на меня, об этом мечтает. К сожалению, он ещё мал. Но желание – это главное. Молодому человеку нужна мотивация для занятий спортом и восстановления. Неподготовленный человек не сможет встать и пойти в экзоскелете: необходимо заниматься, усиливать спину и руки.
К сожалению, пока экзоскелет не приспособлен для детей и подростков. Есть ограничения по росту: он садится только на взрослого человека. Но, как рассказала ответственный исследователь проекта в Архангельске, доцент кафедры физической культуры и медицинской реабилитации СГМУ Елена Бондаренко, сейчас компания «ЭкзоАтлет» работает над тем, чтобы ответить на запрос общества о детской версии уникального тренажёра.
Конечно, мы надеемся на появление детской версии, – отметила Елена Бондаренко. – В Москве уже прошли первые исследования с подростками с детским церебральным параличом.
Непорочная походка
Отметим, что Сергей Рубинштейн – далеко не единственный северянин, жизнь которого меняет экзоскелет. В Поморье этот прибор испытывают 23 пациента с травматической болезнью спинного мозга – представители самых разных районов области. Разово экзоскелет в Архангельске примеряли даже гости из других городов.
Просто Сергей, в плане таких полевых проверок экзоскелета, мобильнее остальных – потому что живёт в Архангельске.
Кроме того, в нашей области впервые внедрили экзоскелет в программу реабилитации пациентов, перенёсших инсульт. Так далеко до нас не заходила даже Москва. В нашей области реабилитацию с помощью экзоскелета прошли семеро северян с таким диагнозом.
В случае таких пациентов результат даже более видимый, – рассказала Елена Бондаренко. – У нас было несколько случаев, когда пациент, передвигавшийся на инвалидном кресле после тяжёлой болезни, вставал в экзоскелете и буквально после трёх тренировок делал первые шаги. Очень радовало, что человек начинал ходить правильно. Потому что нередко после инсульта формируется «порочная» походка, которая только мешает. А здесь эффект от применения прибора был очень хороший. Сейчас в клиниках Москвы проводятся следующие этапы этих исследований, в результате которых будут выработаны показания для тех, кому требуются такие тренировки после инсульта.
Специалист и её коллеги надеются, что в дальнейшем экзоскелет сможет применяться в реабилитации пациентов и с другими диагнозами.
Мы надеемся, что эта прогулка Сергея станет показательной для разработчиков «ЭкзоАтлета», – добавила Елена Бондаренко, – потому что в Арктическом регионе ещё никто не ходил на экзоскелете.
Цель – выздоровление
Сам Сергей Рубинштейн хотел бы, чтобы из разряда реабилитационного прибора экзоскелет перешёл в разряд домашних. Правда, пока это только мечты: сейчас в среднем «пилот» проводит в приборе два часа, хотя, по словам Сергея, ему жаль тратить даром каждую секунду, проведённую в экзоскелете.
Да и вообще архангелогородец не хочет останавливаться на достигнутом. Мужчина уверяет, что после того, как он начал тренировки с реабилитационным прибором, чувствительность в ногах к нему стала возвращаться.
Мой жизненный план не ограничивается экзоскелетом, – поделился Сергей. – Моя цель – выздоровление.
ЦНИИточмаш Госкорпорации Ростех представил перспективную боевую экипировку включающую в себя экзоскелет, а также новый высокоточный снайперский комплекс в двух калибрах.
Экипировка включает в себя:
Стальной шлем с забралом, непробиваемым защитным стеклом и встроенной дыхательной защитной маской (противогазом). Также оборудован прибором ночного видения
Очки со встроенным дисплеем, который показывает информацию о противнике, а также о состоянии здоровья солдата. Согласно показаниям датчиков, костюм сможет оказывать бойцу ограниченную медпомощь
Чешуйчатый бронежилет, не ограничивающий движения бойца. Защитный костюм адаптируется к окружающей среде, автоматически регулируя температуру. Броня также водонепроницаема, защищена от воздействия огня и имеет защитный окрас и интегрированную систему опознавания «Свой - чужой»
Винтовку, которая имеет два ствола разного калибра для разных боевых задач, а также подствольный гранатомет
Экзоскелет из титана, который управляется интеллектуальной системой и служит для того, чтобы помочь бойцу переносить тяжелое вооружение на длительные расстояния и преодолевать различные препятствия. Кроме того, быстросъемный экзоскелет увеличит физическую силу и выносливость солдата, скорость его передвижения на марше или поле боя
Сапоги, защищеные от пуль, осколков и мин. Также, в них встроены детекторы мин, система подавления минного радиосигнала, и батареи, питающие экзоскелет. Обувь защищена от огня
Современная боевая экипировка «Ратник» считается броней второго поколения, а этот прототип можно уверенно отнести к четвертому
Остальные подробности - военная тайна
Западные издания уже сравнили новейшую российскую броню с экипировкой штурмовиков из «Звездных войн» Джорджа Лукаса. Россия упорно работает над тем, чтобы заменить живых солдат роботами, которые смогут участвовать в боевых действиях на суше, в воздухе, в воде и даже в космосе, пишут западные СМИ.
Как заявил порталу Hi-Tech Mail.ru представитель ЦНИИТОЧМАШ, это концептуальная модель, и сроки выхода в массовое производство пока не уточняются. Детали и подробности также пока не известны - про них расскажут в августе на Международном военно-техническом форуме «Армия-2017», который пройдет в Кубинке.
Григорий Матюхин
С его помощью «пилот»-испытатель из Архангельска Сергей Рубинштейн, проведя девять лет в инвалидном кресле, прошёл от гостиницы «Пур-наволок» до Вечного огня. В этой прогулке, кажущейся простой только человеку, который воспринимает возможность ходить как данность, мужчине пришлось применить ещё один вновь обретённый навык - способность подниматься по ступеням. В тренировочном центре архангелогородец это уже делал, но подниматься по ступеням без перил - даже по трём! - тоже надо было впервые. А до этого Сергей Рубинштейн в экзоскелете в церкви, носил его и молодым медикам - студентам СГМУ.
Мечта сбылась
28 июня, когда состоялась эта, по-настоящему историческая, прогулка, Сергей был единственным её участником, который не жаловался на холод и ветер. Нипочём «пилоту» экзоскелета была и брусчатка у стелы «Город воинской славы»: преодолеть неровность площадки позволяла настройка «Высокий шаг». Выйдя на более гладкий асфальт, испытатель переключился на низкий шаг. Памятную прогулку Рубинштейн совершил в той самой версии прибора, которая прибыла в Архангельск в декабре 2016 года.
Мечта сбылась! - сказал Сергей Рубинштейн. - Мы прогуливаемся по набережной. Сами! А вчера на тренировке я впервые за девять лет преодолел лестничный пролёт. Это были незабываемые ощущения, сравнительные с первым впечатлением от экзоскелета.
Архангелогородец не хочет останавливаться на достигнутом. По его словам, он видит своё будущее не в преодолении очередных препятствий с помощью экзоскелета, а вообще в отказе от него: мужчина уверяет, что после того, как он начал тренировки с реабилитационным прибором, чувствительность в ногах к нему стала возвращаться.
Конечно, с момента травмы до начала испытаний экзоскелета архангельская набережная была для Рубинштейна доступной: мужчина мог попасть туда тем же способом, что и любой северянин-«колясочник». Но пройти по ней на своих двоих, даже и с «умным» прибором - это совсем другое дело.
Вы знаете, не всегда хочется, чтобы люди участвовали в событиях твоей жизни, - пояснил Сергей Рубинштейн. - Не всегда хочется, чтобы тебя таскали на коляске: хочется пройти самому, прогуляться с супругой, выйти в хорошую погоду и почитать книгу, ни от кого не завися.
Надо сказать, что и в случае с экзоскелетом совсем без помощи не обходилось: за спиной «пилота» стоял инструктор, который страховал своего подопечного - исключительно на случай падения.
Пример для Алёши
Эта прогулка была важна не только для самого Сергея и команды специалистов во главе с сотрудником СГМУ Еленой Бондаренко, но и для юного архангелогородца Алёши Корсакова. После страшной аварии и травмы позвоночника мальчик остался прикованным к инвалидному креслу. Сергей Рубинштейн и другие взрослые надеются, что для Алёши пример взрослого «пилота» экзоскелета станет вдохновением и мотивацией. Хотя, конечно, загадывать ещё рано: пока «ЭкзоАтлет» не делает роботов для детей и подростков, а нынешняя модель - слишком велика для ребёнка.
Я-то много повидал за девять лет в инвалидном кресле, а молодому человеку нужна мотивация для занятий спортом и восстановления, - сказал Рубинштейн. - Самое главное, что этот прибор есть в нашем городе: он не на картинках, не в телевизоре. Надо позаниматься - усилить спину, руки - и встать, как я сейчас. Неподготовленный человек не сможет встать и пойти в экзоскелете. Мне не один год мечталось о том, чтобы пройтись по набережной. И, наверное, сегодня мой молодой друг Алексей тоже, глядя на меня, об этом мечтает. К сожалению, он ещё мал. Но желание - это главное.
Сам Сергей Рубинштейн хотел бы, чтобы из разряда реабилитационного прибора экзоскелет перешёл в разряд домашних. Правда, пока это только мечты: сейчас в среднем «пилот» проводит в приборе два часа, хотя, по словам Сергея, ему жаль тратить даром каждую секунду, проведённую в экзоскелете.
Следующий шаг - детский
По словам ответственного исследователя проекта в Архангельске, доцента кафедры физической культуры и медицинской реабилитации СГМУ Елены Бондаренко, за полтора года присутствия , уже 23 «пилота» с травматической болезнью спинного мозга успели пройти несколько этапов реабилитации.
Напомним, что уникальный прибор был закуплен для нашего региона Корпорацией развития Архангельской области. Кроме того, наш регион первым в России попробовал внедрить экзоскелет в процесс реабилитации людей после инсульта. Прибор уже опробовали семеро северян с таким диагнозом.
В случае таких пациентов результат даже более видимый, отметила Елена Бондаренко. - У нас было несколько случаев, когда пациент, передвигавшийся на инвалидном кресле после тяжёлой болезни, делал первые шаги после трёх тренировок в экзоскелете. Причём очень радовало, что человек начинал ходить правильно. Потому что нередко после инсульта формируется «порочная» походка. Сейчас в клиниках Москвы разрабатываются показания для тех, кому требуются такие тренировки после инсульта. Конечно, мы надеемся на появление детской версии. В Москве уже прошли первые исследования с подростками с детским церебральным параличом.
В 2007 году в НИИ механики МГУ обратилось МЧС. Спасательному ведомству был нужен российский агрегат для облегчения проведения аварийно-спасательных работ - экзоскелет. Специальная конструкция для человеческого тела, позволяющая увеличивать возможности организма в несколько раз. Благодаря развитию современных технологий данная идея фантастов о сверхчеловеке нашла в настоящее время свое реальное воплощение. Данное направление активно развивается на Западе на протяжении последних лет, и российские инженеры решили не оставаться в стороне от этих процессов.
Экзоскелетом сегодня называют внешнюю систему каркасов, предназначенную для усиления мускульной силы человека или же специальной подъемной силы робота-андроида. Первоначально данное обозначение было взято из биологии, в котором оно означало внешний скелет у беспозвоночных. Данная технология в перспективе должна ликвидировать физические ограничения людей, а также различных механизмов.
В настоящее время основной сферой использования экзоскелетов выступают разработки в интересах военных. Главное направления работ по экзоскелетам - это разработка рабочего прототипа, который мог бы усилить физические способности солдат. В дальнейшем аналогичные функции могут быть использованы, к примеру, для погружения на глубину или полетов в космос, а также в других достаточно сложных ситуациях. Вторым, не менее распространенным, примером использования экзоскелетов является помощь в реабилитации больных с поражением опорно-двигательного аппарата. Примером такого устройства является экзоскелет Honda Walking Assist Device. Стоит отметить, что российские разработчики также заинтересованы в данном направлении развития.
Помимо МЧС отечественных разработчиков поддержало также и Минобразования и науки (выделение финансирования в размере 120 млн. рублей). В 2013 году первый образец, весящий 50 кг и способный выдержать максимальную нагрузку до 200 кг, был представлен в рамках 6-го Международного салона комплексной безопасности. При этом разработка получила золотую медаль из рук самого Сергея Шойгу и задание о «доработке» устройства. Все-таки первый созданный в России экзоскелет получился слишком громоздким, а также с неприемлемой задержкой в реакциях.
Подобно костюму Железного человека из популярного фантастического фильма, российская разработка «ЭкзоАтлет» в состоянии наделить человека набором сверхспособностей. И хотя летать в таком костюме невозможно, разработчики считают, что с его помощью «можно свернуть горы». По словам Павла Комарова, научного сотрудника института механики МГУ, вес, который укреплен на силовой конструкции вверху, через шарнир в бедре и тазу уходит через ногу в землю. В статическом положении человек полностью освобождается от нагрузки, он не чувствует удерживаемого веса. Максимальная нагрузка, которую сейчас может выдержать данный экзоскелет, составляет 200 кг. При этом, удерживая такой вес, человек навряд ли сможет передвигаться. Однако вес в 70 или даже 100 кг при помощи данного экзоскелета человек сможет переносить даже на очень большие расстояния.
Корреспонденты LifeNews, которые посетили лабораторию, примерили «ЭкзоАтлет» на себя. При общей нагрузке в 50 кг его тяжесть абсолютно не ощущается человеком. При этом, чтобы полноценно использовать данную разработку, человеку необходимо научиться справляться с силой инерции, а это достигается за счет проведения постоянных тренировок. Главным образом данный костюм создавался для российских спасателей, одним из инициаторов его создания и выступает МЧС. При этом перед российскими учеными стояла достаточно непростая задача создать прочный и в то же время достаточно легкий костюм.
Необходимо, чтобы сотрудники МЧС могли с легкостью подниматься по лестницам в зоне техногенных аварий или катастроф, тратя при этом меньше кислорода, поясняет один из аспектов использования «ЭкзоАтлета» Елена Письменная, занимающая должность старшего научного сотрудника института механики МГУ. Создатели российского экзоскелета считают, что возможности использования данного механизма почти неограниченны.
В настоящее время команда разработчиков продолжает трудиться над усовершенствованием своего проекта, дорабатывая модель в сотрудничестве с будущими пользователями и профильными ведомствами. Однако все это закрытые разработки, в то время как у сотрудников НИИ есть желание выпустить что-то и для открытого рынка. Поэтому в ближайшее время на свет может появиться новый экзоскелет уже в медицинском варианте.
Практически параллельно у ряда членов команды появилась в голове идея, которая выходила за рамки НИОКР - заняться коммерциализацией своего продукта. Из всех возможных вариантов адаптации эксзоскелета для его возможного вывода на широкий рынок самым прорывным и прибыльным им показалось медицинское направление - реабилитация пациентов. Екатерина Березий, которая возглавила отпочковавшийся от основной команды еще в 2011 году проект, отмечает, что разработчики не желали останавливаться на уровне чертежей и бросать все это дело. Специально была создана коммерческая структура, получившая название «ЭкзоАтлет» с участием специалистов МГУ и по государственному контракту от Минпромторга. На разработку экзоскелета Минпромторг выделил 40 млн. рублей, при этом команда, которая ушла делать бизнес, не теряет связи со своими коллегами, которые работают по оборонному заказу.
В сфере медицины, особенно в области реабилитации больных, экзоскелеты в состоянии дать большое количество возможностей тем людям, которые сейчас передвигаются при помощи инвалидного кресла. Одновременно они могут решать сразу несколько различных функций: товар - заменитель инвалидной коляски, тренажер для людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата, нуждающихся в реабилитации, а также товар эмоциональной и социальной реабилитации - так как человек, ограниченный в своих физических возможностях, получает шанс начать самостоятельно передвигаться. Он избавляется от необходимости постоянно смотреть на окружающих его людей снизу вверх.
В настоящее время целями российского проекта «ЭкзоАтлет» является разработка первого в нашей стране экзоскелета. Основу данного проекта составляют инновационные разработки, сделанные сотрудниками НИИ Механики МГУ и направленные на расширение физических возможностей людей. В настоящее время проект развивается в двух направлениях: аварийно-спасательная модификация и медицинский экзоскелет.
Аварийно-спасательная модификация экзоскелета была спроектирована для решения задач, которые сопровождаются переноской достаточно тяжелых грузов на большую дальность, он может использоваться также во время антитеррористических операций и разминирования местности. Для ликвидации последствий техногенных катастроф и стихийных бедствий, разбора образовавшихся завалов, для выполнения операций по тушению пожаров в условиях ограничения запасов воздуха в дыхательных аппаратах пожарных. Медицинская версия, получившая обозначение «ЭкзоАтлет Мед», разрабатывается для оказания помощи людям с ограниченными физическими возможностями. Она может применяться как для проведения медицинской, так и социальной реабилитации пациентов, страдающих от нарушений опорно-двигательных функций. Такой экзоскелет идеально подходит для нужд терапии и реабилитации профильного контингента реабилитационных центров и больниц.
Правда, в этом направлении российская фирма «ЭкзоАтлет» опаздывает на несколько лет, готовясь представить свою медицинскую разработку только в 2017 году. Однако самые удачные медицинские версии экзоскелетов уже успели выйти к конечному потребителю: от лидера медицинского скелетостроения американской компании Ekso Bionics и израильской Re Walk. При этом американский прототип похож на российскую разработку, а сама компания выбрала схожий путь развития, отделившись в свое время от военных разработок. Не так давно компании Ekso Bionics удалось привлечь около 20 миллионов долларов инвестиций в свой проект.
В настоящее время в российской компании «ЭкзоАтлет» трудится 20 человек - конструкторы, инженеры, математики, программисты, специалисты в области теории управления и нейроинтерфейсов, маркетологи и менеджеры. В компании прекрасно понимают, что данный проект может быть внедрен в перечень средств реабилитации лишь при поддержке со стороны государства. Разработчики «ЭкзоАтлет Мед» рассчитывают на то, что их продукт будет включен в официальный реестр технических средств реабилитации (сегодня в него включают инвалидные кресла, костыли, которые инвалиды по специальным программам в состоянии получить бесплатно или с существенной скидкой).
При этом в компании надеются и на получение госзаказов. В сумме на разработку рабочей модели российского экзоскелета государство за 2011-2014 годы потратило 160 млн. рублей. По словам представителей компании «ЭкзоАтлет», новый прототип будет готов до конца 2014 года. А уже в 2015 году медики, партнеры проекта, смогут провести доклинические испытания новинки, а разработчики начнут заниматься его доработкой на основе получения рекомендаций от врачей. Для следующего этапа работ по проекту, который ориентировочно продлится не менее года, разработчикам нужно еще около 137 млн. рублей. Обратиться за необходимой суммой решено к российским чиновникам.
Пока продукт не будет готов к запуску в массовое производство, возлагать надежды на частные венчурные фонды не стоит - слишком большие риски. Поэтому привлекать в проект частных инвесторов планируется только на втором этапе работ. В серийное производство российский экзоскелет должен будет пойти в 2016-2017 годах. Когда будет готов работающий прототип, станет окончательно ясно, что является конечным продуктом компании, как его можно будет реализовать и каковы перспективы новинки попасть в реестр технических средств для реабилитации инвалидов. Именно в этот момент продукт окончательно станет коммерческим и под него можно будет искать частных инвесторов. Также разработчики рассчитывают найти партнера, который будет готов построить для них завод под открывающийся рынок, расписывает следующие шаги Екатерина Березий.
Фактически в данный момент в России просто нет рынка подобной продукции, его еще предстоит создавать. Также остается открытым вопрос удастся ли российским конструкторам довести свое детище до ума. Команде «ЭкзоАтлета» предстоит решить много вопросов, которые находятся в смежных сферах - синхронизировать считывание импульса и реакции машины, решить вопрос с увеличением заряда аккумулятора, продолжать уменьшать объемы и вес своего продукта, решить вопрос как освободить руки пользователя. При этом данное направление набирает силу в мире. По оценкам специалистов, один только европейский рынок экзоскелетов уже оценивается в 1,5 млрд. евро. Сложившиеся на сегодняшний день технологии наконец-то могут привести к настоящему прорыву в области строительства экзоскелетов, и у России может появиться шанс не отстать в этой гонке от своих прямых конкурентов.
Источники информации:
http://expert.ru/expert/2014/23/primerka-vneshnego-skeleta
http://www.exoatlet.ru
http://lifenews.ru/news/126090
http://robonovosti.ru/texnologii/1191-ekzoskelet.htm
Уже через пять лет в Министерстве обороны России может появиться снаряжение «особого назначения». Речь идет об экзоскелете — устройстве специальной конструкции, предназначенном для увеличения силы человека за счет внешнего каркаса.
Как сообщил в ходе конференции «Российская электроника: импортозамещение и перспективы развития» руководитель направления разработки и производства медицинского оборудования Объединенной приборостроительной корпорации, глава Ассоциации организаций ОПК — производителей медицинских изделий и оборудования Александр Кулиш, экзоскелеты для Вооруженных Сил смогут в разы увеличить физические возможности военнослужащих . В частности, для них будет возможным перенос груза весом до 300 килограммов!
Управление силой мысли
«Такие технологии, без сомнения, будут востребованы , — подчеркнул Александр Кулиш. — В боевых условиях солдат, облаченный в такой экзоскелет, сможет перемещать и бросать тяжелые предметы, совершать невероятные прыжки. За этим оборудованием — будущее ».
При этом управление экзоскелетом предполагается осуществлять по новейшей технологии — за счет нейроинтерфейса , то есть фактически силой мысли. Так, повороты и сжатия рук станут возможными после того, как человек нарисует себе определенные зрительные образы. Например, достаточно будет представить квадрат красного цвета, чтобы рука сжалась, черного — разжалась. Импульсные сигналы будут передаваться на конструкцию экзоскелета.
По словам представителя Объединенной приборостроительной корпорации, в случае поступления заказа от Минобороны России создание и производство таких систем может быть налажено серийно. Сроки появления нейроинтерфейса для управления экзоскелетами и протезами посредством электрических потенциалов головного мозга эксперты оценивают в пять лет.
Фантастика стала реальностью
Первый в мире экзоскелет был разработан совместно компаниями General Electric и United States military в 1960-х годах. Человек, оснащенный таким устройством, мог поднимать 110 кг при усилии, применяемом для подъема всего лишь 4,5 кг. Правда, масса самого устройства составляла 680 кг. В итоге проект признали неудачным, но не только из-за громоздких размеров и веса, а главным образом, по причине недостаточно четкого управления.
Тем не менее, разработки экзоскелетов были продолжены. Пользу такого оборудования разработчики увидели и в помощи людям с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Еще одним направлением развития этой техники стало военное.
Разработка экзоскелетов изначально уперлась в одну большую проблему — отсутствие источников энергии, позволяющих устройству работать автономно в течение длительного времени. Так, экзоскелет XOS компании Raytheon, разработанный по заказу армии США, в ходе демонстрации был запитан на обычную электрическую сеть. Конечности этого костюма-робота приводились в действие при помощи гидравлики высокого давления, а оператор был привязан к стационарному оборудованию не только кабелями, но и гидравлическими шлангами.
Тем не менее, возможности экзоскелетов (по большей части потенциальные) дали пищу для авторов художественных произведений жанра фантастики. В популярных кинофильмах «Матрица», «Железный человек», «Чужие» герои активно используют подобные устройства. А в картине «Грань будущего» солдаты, противостоящие нашествию враждебных инопланетян, ведут боевые действия в экзоскелетах, позволяющих им десантироваться с большой высоты без парашютов. На военном предназначении экзоскелетов сделан акцент и в современных компьютерных играх.
Сверхспособности на гидроцилиндрах
По сообщениям из открытой печати, действующие образцы экзоскелетов созданы в настоящее время в США, Японии, России . Японский экзоскелет «HAL» конструктора Есиюки Санкаи стал первым в мире коммерческим устройством. С 2004 года его можно приобрести в открытой продаже. Вес экзоскелета составляет 23 кг (с верхними конечностями) или 15 кг с нижними.
Устройство «HAL» выполнено по бионической схеме: слабые биотоки мышц на коже рук и ног человека передаются на электроусилители, которые включают приводы и двигают экзоскелет. Правда, возможности устройства далеки от киношных образов. Так, человек, облаченный в такой костюм, может поднимать вес всего лишь в 40 килограммов.
Разработкой российских устройств под названием ЭкзоАтлет (ExoAtlet) занимается команда ученых, сформированная на базе Института механики при МГУ имени М.В.Ломоносова и работающая по заказу МЧС России. Спасательному ведомству был нужен отечественный агрегат для облегчения проведения аварийно-спасательных работ — устройство, увеличивающее мускульную силу человека.
ExoAtlet — это программно-аппаратный комплекс дублирования опорно-двигательного аппарата человека, основное предназначение которого — переноска больших тяжестей.
«Наш экзоскелет с некоторой степенью детализации повторяет человеческий скелет , — рассказал руководитель проекта профессор Александр Формальский. — Звенья механизма соединяются одно с другим шарнирами. В статическом положении человек полностью освобождается от нагрузки, не чувствуя удерживаемого им веса ».
Есть два вида экзоскелета — активный и пассивный. Активное устройство управляется при помощи гидроцилиндра, сгибающего и разгибающего конечность в коленном суставе. В свою очередь алгоритм управления пассивным экзоскелетом состоит в «запирании» и «отпирании» коленных суставов левой и правой ноги поочередно. Устройство просто перераспределяет вес человека, давая дополнительные ресурсы ноге, на который делается упор. Главное здесь — научиться управлять силой инерции.
Благодаря особой конструкции экзоскелета этой модели, у него отсутствуют какие-либо приводы и источники питания, поэтому время работы человека, облаченного в такой костюм, ограничивается только его личной выносливостью.
Экзоскелеты в стиле «милитари» и не только
Вес ExoAtlet составляет 12 кг, при этом человек может справляться с грузом массой 70-100 кг. Как заявляют разработчики, именно в возможностях принимать значительную нагрузку кроются перспективы использования устройства в интересах военных. Так, военнослужащий, экипированный в такой «костюм», может переносить больше вооружения или боеприпасов.
Кстати, в одной из модификаций экзоскелет уже «привязан» к штурмовому щиту весом 35 кг, которым оснащены бойцы специальных подразделений правоохранительных органов. Вся масса щита ложится не на руки человека, а на элементы экзоскелета.
Возможности экзоскелета могут пригодиться и при переноске дополнительного боезапаса, снаряжения или тяжелого оружия (например, автоматического станкового гранатомета АГС-17 «Пламя», чей вес превышает 30 кг).
Модель экзоскелета, разработанная Институтом механики МГУ, была продемонстрирована на VI Международном салоне комплексной безопасности в 2013 году. За свою идею коллектив авторов был отмечен золотой медалью в номинации «Лучшие инновационные решения». В том же году на «Дне инноваций», проводимом Минобороны России, был представлен и первый действующий образец устройства, который может быть применен в армии.
В 2014 проект «ЭкзоАтлет» успешно прошел экспертный совет и получил статус участника Фонда «Сколково». Сегодня под эгидой главного робототехника «Сколково» Альберта Ефимова разработан экзоскелет нового поколения — «ЭкзоАтлет Альберт».
Правда, он больше имеет медицинское назначение: устройство на аккумуляторах задает и поддерживает ритм движения инвалида. Происходит своего рода интеграция человека и робота, некий симбиоз на уровне механо-тактильного взаимодействия. Это помогает инвалидам двигаться, развивать утраченные или нарушенные функции опорно-двигательного аппарата.
Польза экзоскелета для людей с ограниченными физическими возможностями неоценима, ведь многие из них только благодаря таким инновациям получают возможность впервые встать с инвалидного кресла.
Сейчас перспективным направлением развития экзоскелетов называют устройства с нейроинтерфейсом. Именно о них и говорит представитель Объединенной приборостроительной корпорации Александр Кулиш. Приводами экзоскелета можно будет управлять за счет сигналов нервных волокон, исходящих из соответствующих межпозвоночных отверстий. Их снимут бесконтактные датчики с усилителями. Кроме того, предусмотрена и обратная связь — сигналы от экзоскелета компьютер переведет в биоформат импульсов мозга.