Курские учёные на грани будущего

21 апреля 2015 в 15:16Курские учёные на грани будущего

Сотрудники ЮЗГУ продемонстрировали  «КИ» прототипы экзоскелетов

Киберпротезы заменят утраченные конечности, позволят людям преодолевать большие расстояния и легко переносить тяжести весом в 100 килограммов. Технологии будущего, которые раньше можно было увидеть только в фантастических фильмах, совсем скоро станут реальностью. По плану учёных ЮЗГУ первые курские экзоскелеты появятся уже летом 2016 года.

 

Госзаказ на 25 миллионов

Предполагается, что экзоскелет поможет увеличить силу и подвижность человека. В перспективе устройства могут использоваться в армии, промышленности и медицине.

В нашей стране подобные разработки поддерживают на государственном уровне.

Российский научный фонд в ходе  конкурса оказал финансовую поддержку множеству команд учёных и исследователей. Среди них – сотрудники кафедры механики, мехатроники и робототехники Юго-Западного Государственного университета. На разработку экзоскелета и создание научно-исследовательской лаборатории «Современные методы и робототехнические системы для улучшения среды обитания человека» курянам выделили 25 млн. рублей.

Лаборатория заработала в сентябре 2014 года. Сегодня над созданием прототипов здесь трудится команда из 15 человек. Это студенты кафедры механики, мехатроники и робототехники, аспиранты, кандидаты и доктора наук.

– Лаборатория мехатроники и центр прототипирования и производства – первые в Курской области. Мы располагаем комплектом современного цифрового оборудования: 3D принтер, 3D сканер, прецизионный настольный фрезерный станок. Можем изготавливать печатные платы и программировать микроконтроллеры. Применение таких технологий при создании современных робототехнических систем обеспечивает существенное конкурентное преимущество, – рассказывает заведующий лабораторией, кандидат технических наук Андрей Яцун.

Мозг человека подключат к машине

Внешний каркас (экзоскелет) – это целый электромеханический комплекс, включающий в себя многочисленные электроприводы, сложнейшую электронику и высокотехнологичную систему управления. По задумке авторов проекта, находящийся в устройстве человек сможет управлять экзоскелетом при помощи импульсов мозга и нервной системы.

Сотрудники курской лаборатории после проведения на компьютере работ по моделированию и проектированию приступили к созданию прототипа.

Сейчас учёные разрабатывают 3 версии экзоскелетов. Первая, лёгкая, предназначена для того, чтобы снизить нагрузку на коленные и бедренные суставы. Такой аппарат пригодится тем, кто проводит много времени на ногах.

– Модель сейчас проходит первые испытания и будет готова уже к лету этого года. Лёгкая версия экзоскелета дешёвая, предполагаемая стоимость на рынке – 50– 60 тысяч рублей, - говорит Яцун.

Вес этого устройства должен быть не более 6 килограммов, ведь лёгкую версию людям придётся носить на себе.

Гражданский прототип

Тяжёлый экзоскелет, напротив, будет переносить человека. Это устройство специалисты ЮЗГУ называют Super heavy. Версия может широко использоваться на производстве, что существенно облегчит труд пожилым сотрудникам на заводах и сборочных предприятиях, позволит легко поднимать тяжести. У устройства есть и другая функция – помощь парализованным людям и инвалидам.

– Медикам хорошо известно, что мозг при потере у человека, например, способности ходить, помнит, как это делается. Допустим, если не работает колено из-за травмы или проблем неврологического характера, то экзоскелет ловит сигналы мозга и, согласно этим командам, перемещает человека, то есть так возвращается возможность ходить, – говорит инженер лаборатории, кандидат технических наук Андрей Мальчиков.

Вес тяжёлой версии будет достигать 40 – 50 кг. Такой экзоскелет сможет переносить человека весом до 90 кг и выдерживать дополнительную нагрузку, например, багаж. Кстати, особенность курского устройства в том, что оно позволит человеку вставать из положения лёжа или сидя. Андрей Яцун отметил, что многие разработчики этого не учитывают.

Военный прототип

Третья версия экзоскелета предназначена для военных. Солдат в таком приспособлении сможет носить на себе около 50 кг снаряжения, бегать, легко преодолевать препятствия и без проблем поднимать грузы до 100 кг.

– Тяжёлые версии устройств, которые разрабатывают в Москве, будут стоить миллион с лишним рублей! Такая сумма обусловлена дорогими электродвигателями – швейцарскими и немецкими. Мы же в ЮЗГУ стараемся пойти по пути импортозамещения, подобрать российские аналоги. Бьёмся над системой управления, стараемся компенсировать шероховатости при передвижении и сгладить подобные недостатки за счёт более совершенного программирования. Всё это позволит удешевить наши тяжёлые экзоскелеты до 200 тысяч рублей, – надеется Яцун.

Эти устройства, по прогнозам заведующего лабораторией, увидят свет к лету 2016 года. Сейчас учёные находятся на этапе проверки выбранных конструктивных решений, подбора приводов устройства, разработки системы управления. Работа, по словам Яцуна, выполнена пока примерно на 30 процентов. К слову, работать все прототипы будут от обычных батарей питания. Одной из главных задач остаётся проблема энергоэффективности. Подразумевается, что энергия, которая запасена в батареях, должна тратиться на усиление движений человека, а не на перенос веса самого устройства. Поэтому крайне важным является выбор материалов для моделей экзоскелетов. Они должны быть максимально лёгкими и очень прочными. Такими свойствами обладают, например, композиты, углепластики, лёгкие цветные металлы. Сейчас, на этапе создания прототипов, специалисты ЮЗГУ используют более дешёвые материалы. В последствии все части экзоскелетов будут заменены.

Фантастика станет реальностью

Рассказывать о новых решениях исследователи не имеют права. Все разработки – коммерческая тайна. Однако в определённой степени обмениваться опытом не запрещается.

Курская исследовательская группа сотрудничает с коллегами из России и других стран. В ближайшие дни Андрей Яцун едет на семинар в Швецию как раз по теме экзоскелетов.

По мнению наших учёных, сейчас ближе всех к созданию коммерческой версии экзоскелета подобрались японцы. К примеру, в Panasonic собираются реализовывать продажу реабилитационных экзоскелетов, при этом 80% от стоимости устройства для обычных людей будет оплачивать государство. В России к выпуску пробной версии приближаются исследователи из Москвы.

По словам наших специалистов, лёгкая версия экзоскелета получит широкое распространение через год-два, а вот тяжёлые версии поступят в производство не раньше, чем через 5 лет.

– В нашей стране, в том числе и в Курске, экзоскелет будет дорогим приобретением. Однако люди, которые потеряли конечности или возможность ходить, готовы участвовать в проекте. Мы получали предложения, люди хотят к нам прийти и принять участие в экспериментах. Каждый человек пойдёт на любые жертвы и траты, чтобы вернуть утраченные способности, – уверен Мальчиков.

Пока учёные работают над созданием прототипов, режиссёры фантастического кино вовсю используют экзоскелеты в своих фильмах. Подобные устройства «засветились» в таких картинах, как «Чужие-2», «Элизиум: Рай не на Земле», «Матрица-3» и других блокбастерах.

Самим курским учёным их изобретение внешне напоминает роботов из голливудского «Аватара».

– На данном этапе не стоит задача создания какого-то шагающего трансформера, который сможет переносить автомобили. Мы просто делаем всё возможное, чтобы помочь обычным людям в работе, службе и преодолении тяжёлых проблем со здоровьем, – сказал Андрей Мальчиков.

АННА МОРОЗОВА

Поделиться в соцсетях
Розыгрыш квартиры

Новости партнеров
Loading...
Прямой эфир

Павел Дедищев

Гость программы "Прямой эфир" - популярный стендап-комик, финалист шоу "Comedy Баттл" , резидент шоу "Не спать" Павел Дедищев

Обратите внимание

Последние новости



Последние комментарии