Грядет пришествие железного человека
В период с 6 по 11 сентября 2016 года на Международном военно-техническом форуме "Армия-2016" специалисты Юго-Западного госуниверситета представят прототип отечественного тяжелого экзоскелета. Ранее сообщалось, что это устройство предназначено для осуществления погрузочно-разгрузочных работ. Разработку финансирует Министерство Обороны РФ.
Фото с официального сайта Lockheed Martin
Помните необычную конструкцию, которую главная героиня Эллен Рипли известного американского фильма "Чужие" использует в бою против матки Чужих? А "костюмы" Железного человека или Терминатора в одноименных фильмах? Супер-герои облачены в прочную защиту, которая оснащена "умной" электроникой и оружием. Благодаря этим костюмам герои обладают нечеловеческими способностями: передвигаются с большой скоростью, высоко прыгают и легко разбивают любые преграды. Да, так выглядят костюмы фантастических персонажей. Современные технологии настолько стремительно развиваются, что техника из фантастических фильмов находит воплощение в реальных механизмах. Так за рубежом ранее был разработан образец "Терминатора". Пришло время "железного человека" и в России.
Вы спросите, что же такое экзоскелет? Если выражаться научным языком, экзоскелет— устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих элементов. Проще говоря, это усилитель человеческих мускулов.
О разработке экзоскелета для российской армии говорили давно. Судя по последним заявлениям, которые сделал глава Ассоциации предприятий ОПК-производителей медицинских изделий и оборудования Александр Кулиш, экзоскелеты могут выйти в серийное производство уже через 5 лет. По словам разработчика, в боевых условиях такой экзоскелет сможет нести до 200-300 кг снаряжения. "Солдат с ним сможет совершать невероятные прыжки, перемещать и бросать тяжелые предметы. За этим будущее", - уверен руководитель.
Разработчики обещают в ближайшие годы усовершенствовать экзоскелет: сейчас
они работают над улучшением "интеллекта" машины. "Появится нейроинтерфейс для управления экзоскелетами посредством электрических потенциалов головного мозга. Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) - это механизм, позволяющий управлять техникой с помощью нервных импульсов. Сегодняшний уровень НКИ экзоскелетов таков, что повороты и сжатия руки выполнимы с помощью представления человеком определенных зрительных образов," - рассказал Кулиш. "Например, человек представляет черный квадрат, и рука разжимается, представляет красный квадрат - она сжимается, и так далее", - пояснил он.
Что же касается экзоскелетов-погрузчиков (это прототипы тяжелых моделей), то с помощью интеллектуальной системы движение техники осуществляется практически без помощи человека. Машина сама рисует цифровую карту препятствий, после чего оператор указывает точку финиша, и робот начинает движение к ней. Помощь человека может понадобиться только на самых сложных участках маршрута, а обычные препятствия, такие как упавшие деревья, робот объезжает сам с помощью датчиков, распознавая их на скорости более 30 км/ч.
В настоящее время основная сфера использования экзоскелетов - это разработки в интересах военных, а главное направление конструкторских работ - это создание рабочего прототипа, который мог бы улучшить 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 нарушениями опорно-двигательного аппарата. В этой связи стоит вспомнить еще об одной инновационной разработке российских ученых.
В этом году в России начнутся продажи первого медицинского экзоскелета. Разработкой модели занимается команда ученых проекта НИИ Механики МГУ.
Модель получила название "ExoAtlet". Вес экзоскелета составляет 12 кг, при этом человек может справляться с грузом массой 70-100 кг. Изначально это устройство создавалось в целях реабилитации, социальной адаптации и интеграции людей с нарушением локомоторных функций нижних конечностей. Именно способность модели принимать большую нагрузку открыла перспективу применения экзоскелета в военной области: военнослужащий, экипированный в такой "костюм", может переносить большое количество вооружения или боеприпасов.
Кстати, одна из модификаций экзоскелета ExoAtlet P-1 уже "привязана" к штурмовому щиту весом 35 кг, которым оснащены бойцы штурмовых отрядов и спасателей МЧС. Вся масса щита ложится не на руки человека, а на элементы экзоскелета. Устройство позволяет перераспределять вес таким образом, чтобы человек-оператор без использования дополнительных двигателей или источников питания мог переносить большие тяжести. Продолжительность работы экзоскелета определяется выносливостью оператора.
По сообщениям открытой печати, реально действующие образцы экзоскелетов в настоящее время созданы в Японии, Израиле, США. Японский экзоскелет "HAL" конструктора Есиюки Санкаи стал первым в мире коммерческим устройством. Его уже можно приобрести в открытой продаже. В США компания Lockheed Martin подписала контракт с сухопутными войсками страны на разработку экзоскелета HULC. С недавних пор американская компания Raytheon начала выпускать "костюм супер-героя" второго поколения "XOS2". Данный вариант отличается от предыдущего ("XOS1") лучшей защищенностью от воздействия факторов окружающей среды, увеличенной грузоподъемностью, сокращенным временем реакции на действия человека и вдвое меньшим потреблением энергии. В настоящее время ведется разработка очередной версии прототипа – "XOS3".
Кроме того, в США уже проходят испытания футуристичного костюма TALOS (Tactical Assault Light Operator Suit – тактический штурмовой легкий костюм), который способен обезопасить и усилить солдата во время боевых действий: он отслеживает физическое состояние солдата и останавливает кровотечение.
Нужны ли России подобные проекты? Безусловно, необходимы. В сфере создания экзоскелетов мы существенно отстаем от США и Запада, но сейчас этот разрыв сокращается семимильными шагами. Необходимо совершенствоваться в этой сфере и не жалеть средства на подобные разработки. Можно с уверенностью признать, что созданный в России экзоскелет – качественный прорыв в области отечественной робототехники, если у нас уже появились предпосылки создания отечественных моделей "железного человека", значит Россия движется в правильном направлении.