Российские роботостроители создают экзоскелеты и инновационный софт

Экзоскелетами — устройствами, которые облегчают работу, помогают справляться с высокими нагрузками или упрощают жизнь людям с ограниченными возможностями — активно занимаются как небольшие стартапы, так и крупнейшие корпорации наподобие Amazon. С точки зрения механики современные разработки уже приближаются к совершенству, чего не скажешь о программной части: управлять большинством существующих экзоскелетов очень сложно. Настоящим прорывом стали технологии, запатентованные московским инженером Олегом Малюгой. Системы, которые успешно внедряет основанная им компания ONYX Robotics, позволяют добиться идеальной синхронизации движений машины и человека.

«Железный человек» на стройке

Окончив Московский институт предпринимательства и права и получив магистерскую степень по специальности «Менеджмент», Олег Малюга посвятил несколько лет строительной отрасли. В России механизация и автоматизация работ в этом секторе оставляет желать лучшего, не говоря уже о роботизации. При этом далеко не всегда есть возможность использовать фронтальные погрузчики, краны и прочие традиционные механизмы: основная часть работ по переноске и складированию строительных материалов производится вручную.

Систематически сталкиваясь с этими малоэффективными и травмоопасными процессами, Олег начал искать способы их оптимизации. Проблема заключалась в том, что в условиях типичной строительной площадки ни одна из существующих технологий не могла заменить человека. А что если не заменять рабочего, а «усилить» его — так, чтобы он в одиночку без труда переносил крупные блоки, трубы, мешки с цементом или мог часами, не уставая, работать с тяжелыми инструментами?

В ту пору о промышленном применении экзоскелетов в России не помышляли. Хотя на Западе внедрение в производственные процессы уже началось. Упомянутый Amazon, например, давно ведет разработку подобных решений для собственных центров логистики и снабжения, чтобы ускорить отгрузку, сортировку и прочие процессы. Немецкий автогигант Audi использует швейцарские экзоскелеты Noonee, чтобы улучшить условия для своих сотрудников. А военные еще раньше осознали перспективность данной технологии: роботизированные приспособления, делающие солдат сверхсильными и неутомимыми, уже несколько десятилетий разрабатывают в США и других странах.

Сферы использования технологии и ее преимущества

Занявшись исследованиями вплотную, Олег понял, что симбиоз робототехники и человека — это будущее строительной отрасли. Во-первых, экзоскелет позволяет существенно увеличивать работоспособность, расширяя одновременно физические возможности человека. Во-вторых, увеличивается скорость и точность выполнения операций. В-третьих, улучшаются условия труда, а риск получения травм и развития профессиональных заболеваний снижается.

Экономический эффект налицо: сокращение штата — рабочий в экзоскелете может заменить двух-трех человек. Работы производятся быстрее, их качество возрастает. При этом снижается объем выплат, связанных с травмами и больничными. Кроме того, строительная компания, использующая подобные технологии, улучшает свою репутацию. А это хорошая реклама для предприятия.

Другое направление, которое привлекло внимание Олега, — медицинские экзоскелеты. В России этот вопрос стоит особенно остро: людей с ограниченными возможностями в нашей стране много, а специальной инфраструктуры для них практически нет. Экзоскелет позволил бы им жить полноценно, перемещаясь без каких-либо ограничений.

Детали для экзоскелетов печатают на 3D-принтере

С 2010 года Олег занимается инженерией этого вопроса, изучает мировой опыт и пробует применить его в России. Сейчас он является одним из ведущих отечественных специалистов в области экзоскелетов, автором восьми научных статей и монографии по робототехнике, имеющим более 200 цитирований в научных изданиях. Господин Малюга — член промышленного кластера Санкт-Петербурга и технопарка Сколково, победитель ряда конкурсов по робототехнике.

В 2012 году были представлены первые образцы ONYX Robotics — компании, основателем и генеральным директором которой является Олег. Он же главный инженер, разработчик и идейный вдохновитель проекта. Некоторые запчасти для экзоскелетов закупаются у зарубежных производителей, но ключевые элементы конструкции компания производит самостоятельно. Производство организовано на базе Санкт-Петербургского технопарка.

Уникальные легкие и высокопрочные детали из металла и SLA-пластика печатают на 3D-принтере. Качество, правильная конфигурация и сборка этих частей чрезвычайно важна. Однако главная фишка, уникальность проекта ONYX Robotics — в эксклюзивном софте, который помогает управлять возможностями экзоскелета.

Уникальный софт, позволяющий экзоскелету «понимать» человека

Если для сервоприводов, искусственных мышц и прочих элементов конструкции существуют достаточно эффективные готовые решения, которые можно заимствовать, то с программной частью ситуация обстоит сложнее. Имевшиеся на рынке системы были достаточно примитивны, они с трудом распознавали конкретные действия и их направления.

Главная цель, которой Олег посвятил последние семь лет, — разработка систем, обеспечивающих простую обратную связь с оператором, и интуитивно понятное управление. Например, если человек двигает руку вверх, нужно, чтобы экзоскелет не сопротивлялся, а напротив, помогал. При этом, продолжая и усиливая действие, искусственные конечности не должны «перегибать палку».

Две запатентованные ONYX Robotics технологии — для управления искусственными мышцами и гибкостью нажатия — позволяют добиться идеальной плавности и максимальной синхронизации с движениями человека. Причем это инновационное программное обеспечение подходит для использования практически с любой компонентной базой.

Конечно, экзоскелет все еще накладывает определенные ограничения на подвижность и до идеальной плавности человеческих движений ему пока далеко. Да и себестоимость производства пока еще высока. Промышленные отрасли, в которых использование «железных людей» дает несомненный экономический эффект, могут позволить себе такое дорогостоящее оборудование, но далеко не всем людям с ограниченными возможностями оно по карману. Олег Малюга считает, что решить эти проблемы в обозримом будущем позволит развитие технологий и, возможно, поддержка этого перспективного направления робототехники государством.