Как научиться ходить
Принципиальное различие между «силовым» и «медицинским» устройствами не только в предназначении, но и в самом пользователе — в «усиливающем» прототипе это здоровый человек. Использовать экзоскелет для реабилитации пока могут лишь люди, частично обездвиженные в нижней части тела. Поскольку конструкция требует в момент переноса ноги трех точек опоры, руки должны быть достаточно сильные, чтобы удержать костыли. Пока исключить участие рук из пользования реабилитационной конструкцией не удается. И по этой причине не может использовать свою разработку парализованный создатель израильского экзоскелета ReWalk инженер Амит Гоффер. «В аварийно-спасательной конструкции важно выдерживать нагрузку. В медицинской нагрузки, кроме веса человека, нет. Зато, в отличие от аварийно-спасательной версии, когда экзоскелет должен параллельно следовать за движением, есть другая задача: поскольку человек частично обездвижен, экзоскелет должен угадывать и совершать движения за него. А для этого нужно больше устойчивости», — объясняет Екатерина Березий.
Движения человека — до сих пор загадка механики, не существует универсальной математической модели. Перемещения описаны траекториями — показателями, снятыми с датчиков человека при движении по определенному периметру под видеонаблюдением. «Все мы ходим по-разному. А у людей с затрудненным перемещением, с какими-то спазмами мышц движения вообще не похожи на траекторию здорового человека. Чтобы четко распознавать импульс, все типы движений, которые человек может совершать, и дорабатывать их до конца, система датчиков, софт каждого экзоскелета должны быть адаптивны в части настроек. Это входные параметры, для того чтобы определить, какое воздействие нужно направить, с какой скоростью у человека начинает двигаться нога, на какую высоту ее поднимать, какова ширина шага, когда остановиться. А в части “железа” нужно правильно все подогнать и сделать так, чтобы сочленения были удобны. Вообще, в зависимости от роста, веса человека ставятся разные моторы, аккумуляторы», — продолжает Екатерина. При этом, поскольку не нужна нагрузка, в медицинской версии не используется гидравлика — только электродвигатели, они менее мощные, менее шумные, менее громоздкие и быстрее отрабатывающие движения.
Надеть экзоскелет можно стоя, сидя и даже лежа. Каркас с датчиками крепится к нижним и верхним частям ног, за спиной оказывается подобие рюкзака с аккумуляторами и компьютером с системой управления. На первый взгляд пугающий вес — от 14 до 80 кг — никак не ощущается пользователем, находящимся внутри конструкции. Машина фактически несет себя и идет, дорабатывая или увеличивая усилие, создаваемое при движении со свойственной пользователю скоростью и шириной шага.
Впрочем, чтобы использовать даже адаптированный костюм, несколько месяцев под присмотром медиков придется учиться справляться с силой инерции и держать равновесие. «Человек ощущает себя в экзоскелете, как на ходулях. Потому что на земле не нога, а продолжение конструкции. И каждый шаг сопровождается жуткой разбалансировкой», — объясняет Березий. Но, при достаточной мотивации, ко всему, как известно, привыкаешь.
Не успев создать готовый продукт, разработчики решили конкурировать сами с собой. Реабилитационный скелет решено было сделать в двух модификациях — на зарубежных и на отечественных деталях. Хотя, учитывая, что добавленная стоимость — именно в интеллекте машины, то, в чем Россия сильно отстает, сделать это будет непросто. «Сейчас двигатель стоит швейцарский. И модификация на западных комплектующих гарантированно получится, просто потому, что все детали есть, их легко можно заказать. Конечно, с погрешностью на дороговизну и сроки поставок. То есть с точки зрения “железа” наши наработки не являются каким-то ноу-хау. Ими пользуются и все конкуренты. Машиностроительное оборудование, моторы, редукторы — это открытые вещи. И при небольших инвестициях их можно производить в России. Это мелкосерийная сборка, и все оборудование имеется. А в том, что касается систем управления, конечно, больше всего нюансов. Мы сильно отстаем в электронике, в полупроводниках», — рассказывает Екатерина Березий.
Конечно, разница отразится в первую очередь на ценнике. Импортное оборудование, пройдя длинный путь, включающий российскую таможню, не позволит сделать массово доступное изделие. Такая модификация в рознице будет стоить, как автомобиль, — от одного миллиона рублей. На отечественных деталях — на 30–40% дешевле. В любом случае цена для рядового пользователя неподъемная. Впрочем, зарубежные аналоги не дешевле — от 50 тыс. долларов плюс сервисное обслуживание и обучение.
Читать дальше
