Грядет пришествие железного человека

В период с 6 по 11 сентября 2016 г. 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? Супергерои 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/час.

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 супергероя" 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 человека 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.