Алексей Заквасин
В России создали первый рабочий экзоскелет для солдат. Как заявил RT главный конструктор по системе жизнеобеспечения боевой экипировки военнослужащих АО «ЦНИИТОЧМАШ » Олег Фаустов, изобретение позволит значительно снизить усталость при нагрузках. Экзоскелет уже прошёл испытания в силовых ведомствах РФ. Предполагается, что он будет совмещён с экипировкой «Ратник» третьего поколения. Как конструкция поможет российским военнослужащим, выяснял RT.
- Образцы экипировок разработки ЦНИИточмаш
- www.cniitm.ru
Первая для перспективной экипировки «Ратник-3», представленная , позволяет бойцам переносить нагрузку до 50 кг. Об этом в беседе c RT заявил главный конструктор по системе жизнеобеспечения боевой экипировки военнослужащих АО «ЦНИИТОЧМАШ» (Климовск) Олег Фаустов.
«В этом году мы представили «рабочий» экзоскелет со шлемом и очками «Ратника», которые могут выводить карту местности. В этой модели реализованы те функции, которые раньше были недоступны... Бойцу в экзоскелете ничего не мешает: он может сесть, лечь, встать, занять любую позицию», — сказал в беседе с RT Фаустов.
Показанный на форуме экзоскелет представляет собой рычажно-шарнирное механическое устройство. Вспомогательные конструкции опоясывают плечи, спину и ноги. Прототип изготовлен из углепластика — чрезвычайно прочного и лёгкого композитного материала. В зависимости от комплектации вес экзоскелета может варьироваться от четырёх до восьми килограммов.
Как полагает Фаустов, разработанное в ЦНИИТОЧМАШ устройство должно значительно «облегчить жизнь солдата». Конструкция лишена электроники и практически незаметна на бойце (так называемый «пассивный экзоскелет»). Она надевается в пределах минуты и отстёгивается за 20 секунд. Для адаптации к экзоскелету военнослужащему требуются двухнедельные тренировки.
«Нынешний экзоскелет разработан под определённые задачи. Если военнослужащему приходится проводить целый день на ногах, то ему, конечно, он понадобится. Например, он однозначно пригодится сапёрам, вес защитного костюма которых достигает порой 80 кг», — отметил Фаустов.
Специалист признал, что экзоскелет для «Ратника-3» не является универсальным изобретением и потому не подойдёт всем подразделениям Вооружённых сил РФ. В частности, конструкция не позволяет военнослужащему делать резкие движения и десантироваться.
«В ближайшее время у нас, наверное, и не будет многофункционального экзоскелета, который позволит бойцу бегать, прыгать с парашютом или плавать. Когда у нас «подрастёт» наука и улучшатся технологии, тогда можно будет и Железного человека создать, как в известном голливудском фильме», — пошутил Фаустов.
Экзоскелет ЦНИИТОЧМАШ уже прошёл опытную апробацию в российской армии и органах внутренних дел. Как заявил ранее индустриальный директор кластера вооружений «Ростеха» Сергей Абрамов, прототип был испытан в «условиях реальных боевых действий».
- Образец экипировки бойца с экзоскелетом и бесшумным автоматом «Вал»
«При этом ведутся работы и над активным экзоскелетом (оснащённым электроникой), действующий прототип которого также создан разработчиками «Ростеха». Сейчас он совершенствуется. Планируется представить его на одной из ближайших выставок», — добавил Абрамов.
По его словам, нынешняя модель станет составной частью «Ратника-3». Опытно-конструкторские работы над экипировкой третьего поколения стартуют в 2019—2020 годах. Экзоскелет позволит солдату «практически не замечать значительной массы снаряжения и вооружения при выполнении долговременных боевых задач».
Незаменимый помощник
Работы над экзоскелетом ведутся в разных странах мира с 1960—1970-х годов. Опыт боевых действий продемонстрировал потребность военнослужащих во вспомогательных конструкциях во время длительных переходов, маршей, штурмовых и специальных операций.
Как вспоминал бывший командующий советскими войсками в Афганистане генерал-лейтенант Борис Громов, в условиях горной местности советским сержантам и офицерам приходилось по 40—60 кг боеприпасов, оборудования и провизии.
Также по теме
Новый калашников, беспилотник «Орион» и многоцелевой авианосец: чем удивил военно-технический форум «Армия-2018»
В подмосковном парке «Патриот» начал работу международный военно-технический форум «Армия-2018». На выставке представлено около 750...
«С таким огромным весом, да ещё под палящим солнцем не каждый сможет просто подняться на вершину, не говоря уже о том, чтобы после этого принять бой. Поэтому командиры иногда смотрели, как говорится, сквозь пальцы на то, что некоторые солдаты перед выходом в горы оставляли в казарме тяжёлое снаряжение — бронежилеты и каски», — рассказывает Громов.
Однако создание надёжного и удобного экзоскелета затянулось. Инженеры России и западных стран сделали ставку на облегчение стрелкового оружия, боеприпасов и оборудования. Также за минувшие десятилетия был совершён рывок в совершенствовании средств защиты (бронежилетов и касок) и боевой экипировки в целом.
«Современная экипировка, включая тот же «Ратник», несопоставима по функциональности с амуницией 1980-х годов. Однако, как и прежде, военнослужащий испытывает огромную физическую нагрузку. Потребность в экзоскелетах никуда не делалась, а скорее вновь вышла на повестку дня», — констатировал военный эксперт Юрий Кнутов.
- Концептуальная модель экипировки «Защитник будущего» с экзоскелетом
По его словам, представленный на «Армии-2018» экзоскелет обладает рядом существенных преимуществ, которые действительно упростят выполнение военнослужащими отдельных задач.
«Детище климовских специалистов предназначено для инженерных частей и военнослужащих, которым приходится преодолевать препятствия, нести на себе тяжёлый груз — например, снайперскую винтовку, автомат и боеприпасы к ним. Также экзоскелет станет незаменимым помощником при эвакуации раненых с поля боя», — заявил Кнутов.
Однако эксперт убеждён, что военнослужащий не сможет участвовать в боевых действиях в экзоскелете. Несмотря на кажущуюся лёгкость и простоту, конструкция стесняет движения бойца.
«Это не значит, что над совершенствованием экзоскелета не нужно работать. Как раз наоборот, это крайне перспективное направление. И я не сомневаюсь, что в будущем в России появится экзоскелет для ведения боя. Просто сейчас это приспособление будет полезно для выполнения других задач», — сообщил Кнутов.
- Военнослужащие в экипировке «Ратник»
- www.cniitm.ru
Собеседник RT полагает, что развитие технологий экзоскелетов должно происходить одновременно с улучшением защищённости военнослужащего. Такой подход позволит создать наиболее эффективную экипировку.
«В идеале масса бронежилета должна уменьшиться до пяти килограммов. Радикально должна быть улучшена система жизнеобеспечения, которая сможет автоматически передавать информацию о ранении бойца и даже останавливать кровотечение. Всё это, конечно, в будущем, но наша страна движется именно в этом направлении», — подчеркнул Кнутов.
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
Прототип экзоскелета для военных РФ October 6th, 2017
Нет, ну понятно с планшетами и смартфонами нас могут надуть - не сделают то, что показывают президенту. Надуть могут даже с .
Но военных обычно не обманывают и делают им то что обещали. А вот это сделают?
На форуме «Армия-2017» был представлен прототип нового армейского экзоскелета, который носит название «Защитник будущего». Сообщается, что такой экзоскелет в будущем станет экипировкой солдат, позволяя улучшить физические параметры бойца, его выносливость и качество стрельбы. С помощью такого экзоскелета военнослужащие будут надежно защищены от пуль и осколков, кроме того они смогут переносить до 150 кг груза
"Ратник-3" включает в себя титановый экзоскелет, который позволит увеличить физическую силу и выносливость, чешуйчатый бронежилет, камуфляжную форму, которая может подстраиваться под погодные условия, бронированный шлем с фонариком, дисплеем и прибором ночного видения, а также обувь с датчиками взрывчатки.
Деление на поколения этой экипировки достаточно условно. Оно скорее отражает не конкретные вехи с привязкой ко времени, а общий процесс доработки и улучшения. Учитывая, что срок службы «Ратника» - пять лет, с таким интервалом нам и следует ждать обновления, т. е. ближе к 2020 году.
Что будет в «Ратнике-2» в ближайшем будущем?
Во-первых, система распознавания «свой-чужой» как для боевых машин, так и для солдат. Это позволит избежать дружественного огня по своим, да и вообще, лучше понимать происходящее на поле боя.
Во-вторых, возможно, к этому времени наладят производство кардиовизоров, анонсированных на форуме «Армия-2016». Это устройство позволяет в режиме реального времени снимать показания ЭКГ, частоту сердечных сокращений, дыхательных движений, температуры. На основании этих данных, командир может иметь представление о физическом и эмоциональном состоянии своих солдат.
В-третьих, время арамидных тканей заканчивается и им на смену идет более практичный и прочный высокомолекулярный полиэтилен.
Новые современные технологии наполняют нашу жизнь удивительными изобретениями и гаджетами. Ежедневно мы используем бытовые приборы, считавшиеся ранее не более чем фантастикой. Интернет, смартфоны, автомобили, начиненные датчиками и автопилотом, - это привычные для нас вещи и явления, скрашивающие нашу жизнь. Оказывается, двигает технический прогресс эволюции человечества военная промышленность. Например, микроволновая печь сначала была доступна военным, а затем о ней узнало и мирное население планеты. В нашу с вами жизнь вошли спутники, компьютеры и многое другое. Скоро нам станет доступным и военный экзоскелет.
О чем речь?
Прочитав последний абзац, многие удивились или даже испугались слова «экзоскелет». Не стоит паниковать, давайте разберемся и определимся, что же это за «зверь» такой и зачем он нужен.
Экзоскелет - это новейшая уникальная разработка ученых в такой области науки, как биомеханика. Технология изготовлена в виде внешней системы каркасов, которая предназначена для того, чтобы усилить мускульную силу человека или робота-андроида. Этот термин был взят из биологии. Он означает поверхностный скелет у беспозвоночных организмов. Такая технология в будущем позволит устранить физические ограничения в жизни человека, а также в использовании механизмов. Военные технологии и их потребности вновь превзошли все ожидания. Говорят, что лет через 5-6 в Министерстве обороны РФ появятся снаряжения особого назначения.
Вы уже успели понять и догадаться, что разработка экзоскелетов - это сфера интересов Министерства обороны. Ведь такая разработка увеличит возможности и физические способности солдата. В будущем эти технологии хотят применять на космических аппаратах, а также в машинах для погружения на экстремальные глубины для исследований.
С чего все начиналось?
Военный экзоскелет стал обыденностью в фантастическом мире. Такие устройства мы видели в видеоиграх, кино и мультфильмах, но в разработке эти «костюмы» появились не так давно. Самый первый представили миру американские военные технологии в 60-х годах ХХ века. Но он был настолько тяжелым и маломобильным, что пришлось исключить возможность его использования на деле. Компании «Дженерал Электрик» и «Юнайтед Стэйдс Милитари» закрыли проект, не добивших положительных результатов. Образцы, которые успешно применяются, появились недавно. Положительно зарекомендовал себя экзоскелет российского производства. Костюмы разрабатывают и другие страны: США, Израиль, Япония. А как вы думаете, какие державы конкурируют между собой в этой разработке? Чести носить название «военный экзоскелет» удостоились пока разработки США и Российской Федерации!
«Экзокостюм» сегодня
В различных играх встречается экзоскелет: «Сталкер», «Варфэйс», «Старкрафт», «Крайсис» и другие. Но в реальности эти костюмы только разрабатываются. В нашей стране данную новинку разрабатывает НИИ механики МГУ под логотипом «ЭкзоАтлет». В Америке параллельно разрабатывают два аппарата: облегченный пехотный «Халк» от компании «Локед Мартин» и многоцелевой тяжелый «ИксОС-2» от производителя «Рэйтеон».
Большое количество информации о разработках закрыто. Но биомеханика человека в нашей стране хочет выпустить устройство для открытого рынка. Скоро появится скелет медицинского назначения.
Медицинский экзоскелет
Системы российского производства планируют использовать в медицине. Это расширит возможности людей, прикованных к инвалидному креслу. Биомеханика человека пытается внедрить такие устройства в процесс реабилитации. Они будут выполнять одновременно несколько функций:
- заменитель кресла-каталки;
- тренажер для людей, имеющих заболевания опорно-двигательного аппарата;
- средство социальной и эмоциональной реабилитации.
Обладатель такой техники сможет самостоятельно передвигаться и даже избавиться от проблемы взгляда «снизу вверх».
Аварийно-спасательный вариант костюма
Военный экзоскелет был спроектирован для решения нескольких задач:
- перенос очень тяжелых для человека грузов на большие расстояния;
- разминирование местности;
- участие в антитеррористических операциях;
- ликвидация последствий техногенных катастроф и стихийных бедствий;
- разбор обрушений и завалов;
- тушение пожаров, когда ограничен запас воздуха в дыхательном аппарате спасателя, и т.д.
Что представляет собой костюм современного супергероя?
Экзоскелет российского производства исполнен в виде рамы, располагающейся за спиной обладателя. Также имеется две опоры для руки и ноги с одной стороны туловища. Конечностей, выполняющих роль руки, у устройства нет. Отечественная разработка отличается от заморского аналога. Наш аппарат пассивный по своей природе. Он не оснащен сервоприводами, то есть движение осуществляется за счет силы мускул обладателя устройства.
Но мировое сообщество считает, что наша разработка куда перспективней американской с точки зрения массового применения. «ЭкзоАтлет» позволяет бойцу переносить на себе груз весом около ста килограмм. Все дело в том, что вес на раме правильно распределен. Подобное решение удешевляет производство экзоскелетов в десятки раз, что дает возможность оснастить большее количество бойцов.
Заморский аналог
В американскую разработку встроили большое количество электроники и элементов питания. Помимо дороговизны, в западной конструкции есть еще одна проблема - автономность. Инженеры добились того, что система работает 72 часа. Но вскоре возникает вопрос зарядки или замены питающего блока (аккумулятора), ведь в полевых условиях это очень проблематично, а порой невозможно!
Критики увидели еще одну проблему американского «ХАЛКа». Что делать бойцу, если конструкция разрядилась, а восстановить энергоресурс нет возможности? Конструкторы утверждают, что данная ситуация вовсе не является проблемой. Эти военные роботы с легкостью можно сложить, превратив их в своеобразный рюкзачок. Но такой робот имеет вес около 25 кг. И что же делать защитнику: бросить дорогостоящую разработку или нести еще 25 кг лишнего веса, не считая тех 100 кг багажа?
Ремонтопригодность HULC
В полевых условиях надежность и возможность ремонта данной техники тоже вызывает большое количество вопросов. Для военной аппаратуры эти параметры очень важны. Например, эффективным будет стрелковое оружие, если оно противостоит неблагоприятным факторам, а солдат может починить его подручными средствами в процессе эксплуатации. Неизвестно, как поведет себя незащищенная электроника американского аналога в условиях мороза или пыли. Для того чтобы вывести из строя бойца с такой «штуковиной», достаточно выстрелить огнестрельным орудием в элемент конструкции, питания или гидравлики. В результате суперкостюм превратится в тяжелый балласт. Ремонтировать такую вещь в полевых условиях нет возможности ввиду повышенной технологической сложности.
Российский экзоскелет
В отечественном варианте нет проблем с источником питания. Наш «ЭкзоАтлет» ограничен лишь физическими возможностями бойца. Аппарат не снимает физическую нагрузку с воина, но позволяет нести до 100 кг снаряжения и оружия. Наша разработка не несет груз, она помогает человеку выполнять эту функцию. Военные разработки уникальны. Инженеры добились того, что «ЭкзоАтлет» имеет массу всего 12 кг. Это одно из его преимуществ. Ведь в условиях боя каждый грамм на счету. Мы должны понимать, что лишний вес замедляет деятельность бойца. Это негативно сказывается на эффективности воина. А легкость такой конструкции - очевидный плюс.
Военное применение «ЭкзоАтлета» обусловлено и тем, что гидравлика и электроника отсутствуют. Аппарат - это простая и легкая металлическая конструкция. Ведь чем проще оборудование, тем меньше негативных факторов на него влияет, будь то поломка или суровые климатические условия. Ремонт также провести будет гораздо легче. Наши разработчики создали такой скелет, в котором практически нечему повреждаться. А механику в бою восстановить гораздо проще, чем электронику. В связи с этими факторами отечественная разработка гораздо надежнее западных аналогов.
Проще говоря, скоро в обороне нашей страны появятся простые и экономичные военные роботы. А в это время продолжают ломать головы западные инженеры-конструкторы. Им предстоит пройти долгий путь доработок и усовершенствования своего детища. Недавно HULC участвовал в армейских испытаниях, но, к сожалению, результаты оказались неутешительными. Поэтому военная молодежь Соединенных Штатов еще не скоро увидит экзокостюм на своих плечах.
История создания «ЭкзоАтлета»
- 2011 год - ученые МГУ выиграли тендер МЧС на разработку скелета. Последующие годы команда создает пассивный и активный аппараты. Пассивный не боялся огня, весил 12 кг и переносил тяжести до 100 кг. Активный позволял бойцу поднимать вес уже до 200 кг.
- 2013 год - команда ученых отделилась для разработки «ЭкзоАтлета» в медицинских целях. Их девиз гласил, что в экзоскелетах будут ходить реальные люди.
- 2014 год - НИИ МГУ получает главный приз от Startup Village. Команда стала резидентом «Сколково», а также вошла в пятерку финалистов соревнования Generation S и выступила на Олимпиаде в Сочи по робототехнике. Далее было представление разработки в Сингапуре и проведение переговоров с главным реабилитологом страны.
- 2015 год - первые продажи. Архангельская область закупила 6 костюмов для проведения исследований и испытаний. В этом же году состоялась первая поездка на Ближний Восток. На Х Венчурной ярмарке в Казани команда заняла первое место в номинации высоких технологий.
- 2016 год - «ЭкзоАтлет» пересекает Атлантику и покоряет американский, а также азиатский рынки. Этот год ассоциируется у разработчиков скелета с выстрелом из сигнального пистолета. Стартуют продажи устройств по России, а также начинаются серьезные клинические исследования.
«ЭкзоАтлет» дома
Наш «Атлет» устроен так, что полностью воспроизводит походку обладателя. Но это не говорит о том, что процесс будет осуществляться без участия хозяина. Такое передвижение можно сравнить с катанием на велосипеде. Человеку придется привыкнуть к управлению. С такой аппаратурой нужно заново учиться держать равновесие и делать первые шаги один за другим. Этот процесс занимает от нескольких часов до нескольких дней. Процедура обучения управлением экзоскелета проходит в клинике, где устройство регулируют под личные параметры обладателя:
- ширина таза;
- высота спинки;
- длина и пропорция ног.
Естественно, все проходит под контролем врача, который перед каждой тренировкой проводит полную проверку организма. Далее пациент вправе проводить тренировку и реабилитацию на дому, но опять же под присмотром. Робот фиксирует телеметрические данные и передает в центр наблюдения.
Если спинной мозг получил травму относительно недавно, то есть шанс избежать инвалидности. Но этот «золотой час» длится недолго. Чем скорее пациент встанет на ноги и сделает первый шаг с помощью «ЭкзоАтлета», тем больше у него шансов восстановить двигательные функции и возвратиться к обычной жизни. Но важно помнить, что процесс реабилитации у каждого свой и зависит от жизненных ресурсов пострадавшего человека.
В случае полной утраты двигательных функций «ЭкзоАтлет» станет частичной заменой инвалидному креслу. Следует понимать, что в костюме вы не сможете проводить дни напролет, так как это средство реабилитации. Ежедневные тренировки в костюме заменят сразу трех физиотерапевтов, а также принципиально изменят качество жизни парализованных пациентов. Экзоскелет поможет людям начать ходить. Прогулки приведут к тому, что вентиляция легких значительно улучшится, артериальное давление придет в норму, повысится подвижность суставов, уйдут инфекции мочевых путей, восстановится питание внутренних органов и мышц, а также наладится работа кишечника. Все это является физиологическим эффектом.
Эмоциональный и психологический аспекты в жизни инвалида не менее важны. Парализованные люди при использовании «ЭкзоАтлета» заметили, что у них улучшилось настроение и отношение к окружающему миру. Их жизнь стала наполняться красками, положительными впечатлениями и эмоциями. У них появляются новые силы. Теперь они способны общаться наравне с окружающими людьми. В глазах пилотов «ЭкзоАтлета» появляется огонь и интерес к жизни. Они говорят, что за их спиной не электроника и аккумулятор, а пара технологичных крыльев.
Японский HAL
В Стране восходящего солнца биомеханика человека не стоит на месте. Ученые японской экспериментальной лаборатории разработали гибридную вспомогательную конечность. Сегодня на острове ею пользуются люди с ограниченными возможностями. Разработка и совершенствование этого костюма проходила в Цукубинском университете в течение 20 лет! Сегодня японцы активно внедряют HAL-технологию в медицине. Компания Cyberdyne (владелец прав на экзоскелет) сдала в аренду более трехсот экземпляров. Еще в 2013 году изобретение получило сертификат по безопасности в использовании. Этот факт открыл дорогу устройству на мировой рынок, а также подтвердил его надежность.
Обладатель модификации HAL-5 может поднимать и передвигать вещи и предметы, превышающие в пять раз по массе максимальную нагрузку в естественных условиях. Такой поворот в мире техники и роботов значительно упрощает работу спасателям и ликвидаторам различных последствий. Но эту модификацию пока не внедрили.
Заключение
Ранее мы видели фантастические разработки в кино. В играх встречали экзоскелет («Сталкер»), но и подумать не могли, что скоро такие технологии станут доступны обычному человеку. В 2017 году проводятся активные испытания в области управления костюмом силой мысли. Наши ученые теперь обязаны научить операционную системы мгновенно считывать мыли оператора. Проблемы автономности батареи постепенно решаются, так как Министерство обороны РФ планирует начать закупать такие аппараты уже в начале 2020 года. Нам же остается лишь ждать и за наши светлые головы в НИИ механики МГУ.
Сегодня в России нет рынка аналогичной продукции. Нам еще предстоит его создавать. Остается открытым и вопрос о том, доведут ли свое детище инженеры и конструкторы до совершенства. Отечественной команде «ЭкзоАтлета» придется решить огромное количество сложных вопросов: синхронизация считывания импульса и реакции аппаратуры, увеличение объема аккумулятора, уменьшение его веса и многое другое. Это направление в мире набирает обороты и становится популярным все больше и больше. Растут и конкуренты, проводя огромное количество испытаний. Европейский рынок экзоскелетов специалисты оценили уже в полтора миллиарда евро. Давайте же пожелаем российским разработчикам удачи, творческих успехов и очередных прорывов и открытий на их нелегком творческом пути!
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.