Не магия: Эксперт по бионике — об устройстве экзоскелетов и их будущем
Леонид Питык собрал свой первый экзоскелет еще в 2013 году, когда был студентом Института атомной энергетики НИЯУ МИФИ (Обнинск). В 2018 году он продолжает совершенствовать свои разработки и уверен, что уже через 10-15 лет любой парализованный человек сможет передвигаться с помощью роботизированных костюмов.
ТД поговорили с Леонидом о настоящем, будущем экзоскелетов и про необходимость делать технологии открытыми.
— Как вы собрали свой первый экзоскелет? Как выглядели первые разработки?
— Это почти былинная история. Если не считать школьных наработок, то полноценный свой экзоскелет я собрал во время сессии. Это был третий курс, 2013 год. Экзоскелет я собрал в общаге. У нас с соседом комната была больше похожа на лабораторию-мастерскую. Это было чудное время. Я сконструировал первую модель из хлама, но она работала.
— Из какого хлама?
— Какой-то корпус от компьютера, клапан от газового оборудования машины, компрессор автомобильный, манометр, шпилька строительная, обычные болты/гайки, трубки от омывателя машин, шпилька строительная, разнообразные строительные стальные уголки, латексные и акриловые трубки.
Управление было кнопочное, то есть на руках скелета стояли просто четыре кнопки, которые запускали компрессор или же включали нужный клапан.
— И как работал первый экзоскелет?
— На задней части скелета есть компрессор. Он накачивал энергосистему скелета энергией – сжатым воздухом. Человек нажимал на кнопки, воздух накачивался, и пневматическая мышца сокращалась.
— Что из себя представляет экзоскелет сейчас?
— Я сразу понял, что скелет нужно делать «на воздухе». Принципиально технология не поменялась с момента создания первого костюма. Это активный экзоскелет. [То есть он двигается с помощью какого-либо механизма, без физических усилий человека — Прим. ТД]. Пневматика имитирует мускулы человека.
— А как дальше развивалась технология?
— Я экспериментально подбирал характеристики мускул. Измерял длину, ширину, охваты. Новые узлы, новые плечи. К примеру, раньше они позволяли двигаться в малом количестве осей. Теперь же, на последних моих скелетах, они позволяют полностью копировать плечи человека.
Еще недавно столкнулся с проблемой. У человека позвоночник гнется. У экзоскелета он был очень твердый – чтобы можно было поднимать всякие тяжелые вещи. Получалась парадоксальная ситуация – материал должен быть одновременно прочным, неподвижным и мягким. И вот, недавно я наконец-то сделал такой макет. Позвоночник держится и становится очень прочным, но при этом гнется буквой «О».
— Из чего он сделан?
— Из алюминия и других железяк. У меня в группе во «ВКонтакте» есть все фотографии и инструкция. Если этот макет немного подкорректировать, то его могут использовать люди, которые долго [находятся] в сидячем положении. То есть, эта штука, которая у него за спиной, позволит человеку быть расслабленным. Но экзоскелет будет поддерживать его. Например, если кто-то работает за станком, то такие вещи могут быть полезны.
— Где еще могут использоваться экзоскелеты?
— Я занимаюсь пневматическими экзоскелетами и сервоприводными. Сервоприводы стоят очень дорого, поэтому в основном все же пневматика. Пневматические экзоскелеты могут применяться в промышленности, например, человек с помощью пневматических мускулов может поднять очень тяжелые вещи. Это что-то вроде одежды, каркаса. Человек надевает, закрепляет его на себе. В промышленных экзоскелетах всегда есть ноги, чтобы вес уходил не в позвоночник человека, а в них. Включаешь компрессоры, управляешь всем с помощью джойстиков на руках.
Экзоскелеты могут использовать в МЧС. Представим, что в тайге упал какой-то самолет. Не пригонят же они кран, чтобы его поднять. А с помощью промышленного экзоскелета это возможно.
Идеально, когда из пневматического экзоскелета ты можешь сделать трактор «Беларусь», известный тем, что к нему можно прикрепить все, что угодно. Главное, это идея. То есть идея открытойтехнологии, чтобы каждый понимал и каждый мог это сделать. Я за горизонтальные исследования.
— Есть два основных вида экзоскелетов: это медицинский и промышленный. В чем особенности каждого из них?
— В медицинском очень много особенностей, но суть такая, что человек опирается на костыли, а скелет не просто поддерживает его, он его двигает. В медицине используется не пневматика, а электроника.
— Как управлять медицинским скелетом? Если человек, например, наполовину парализован.
— Я медицинскими экзоскелетами не занимаюсь, я не врач. Однако я делал разработки на электронике. Скелет управлялся наклонами, благодаря гироскопу за спиной, иногда с помощью голосовых команд. В последнее время использовал биотоки. Когда человек, можно сказать, мозговыми импульсами управляет своей «цифровой конечностью». Для этого к голове прикладываются датчики и ловят мозговые или же мышечные импульсы.
— А какие тут подводные камни?
— Обучение человека управлять этим механизмом и дороговизна. Моя инновация заключалась в том, что я могу сделать скелет дешевым. Я очень сомневаюсь, что те, кому действительно нужен экзоскелет, смогут купить его за большие деньги. А те, кто разрабатывают эти медицинские экзоскелеты, я подозреваю, никогда не бывали в больницах.
— Какое будущее у экзоскелетов?
— В идеале экзоскелет должен стать продолжением человека. Сейчас промышленный скелет ощущается так, будто тебя обнимает большой робот и ходит тобой. Да и с поднятием реально больших грузов — больше семидесяти килограммов, тоже трудно. Человек не всегда столько весит, да и экзоскелет тоже. В итоге тяжелый объект перевешивает, и человек падает на землю. Было бы здорово придумать какой-то противовес, или даже хвост.
А вот медицинские протезы иногда плохо приживаются из-за отторжения их организмом. Стоит создавать материалы, максимально близкие к биологическим тканям. Например, делать кости из углепластика, похожие на настоящие — пористые.
В ближайшие десять лет экзоскелеты будут однозначно улучшаться, дешеветь. Однако есть проблема с инвесторами, но их тоже можно понять. Государство вложило деньги, и, чтобы цена на скелеты стала ниже, им нужно окупиться. Вот так вот работает капитализм. Внешний вид и сами технологии точно будут становиться лучше.
Через 10-15 лет даже полностью парализованный человек скорее всего сможет двигаться с помощью экзоскелетов. Правда, когда это произойдет в России, непонятно.
— Почему?
— Россия — это страна экспериментов, в которой все делается вопреки. В нашей стране как раз и должны происходить горизонтальные эксперименты. Бывает, что все происходит иначе. Часто получается плохо, но иногда — может сработать.
Каждый день мы пишем о самых важных проблемах в нашей стране и предлагаем способы их решения. За девять лет мы собрали 300 миллионов рублей в пользу проверенных благотворительных организаций.
«Такие дела» существуют благодаря пожертвованиям: с их помощью мы оплачиваем работу авторов, фотографов и редакторов, ездим в командировки и проводим исследования. Мы просим вас оформить пожертвование в поддержку проекта. Любая помощь, особенно если она регулярная, помогает нам работать.
Оформив регулярное пожертвование на сумму от 500 рублей, вы сможете присоединиться к «Таким друзьям» — сообществу близких по духу людей. Здесь вас ждут мастер-классы и воркшопы, общение с редакцией, обсуждение текстов и встречи с их героями.
Станьте частью перемен — оформите ежемесячное пожертвование. Спасибо, что вы с нами!
Помочь нам