Шаг в будущее
Российские инженеры разработали экзоскелет для реабилитации после травм
Экзоскелеты – обычная деталь мира будущего из научной фантастики. Но мало кто знает, что они уже существуют в реальности и помогают людям восстановиться после травм. «Чердак» поговорил с разработчиками первого российского экзоскелета – сотрудниками компании ЗАО «Экзороботикс».
ExoAtlet – такое символичное название дали своему проекту робототехники. Работать над ним они начали в 2013 году. За полтора года они разработали первый прототип и почти сразу же получили ряд наград. В июне 2014 года они стали победителями конкурса ежегодного крупнейшего российского форума высокотехнологичных стартапов Startup Village. А несколькими месяцами позже вошли в ТОП-5 лучших проектов акселератора технологических стартапов Generation S, цель которого – привлекать инвестиции в новые проекты. Примерно в это же время «Экзороботикс» присвоили статус резидента Сколково.
Команда проекта в основном состоит из выпускников мехмата МГУ, средний возраст участников – 39 лет. Над созданием экзоскелета они трудятся в офисе на «Киевской».
Век на скелет
Идея создания экзоскелета не нова: специалисты работают над ней больше столетия. Первым идеей загорелся российский ученый Николай Янг. В 1890 году он разработал для военных эластипед – специальное устройство, чтобы облегчить пешие переходы. В качестве источника энергии он использовал мешки со сжатым газом. Позже Янг модифицировал эластипед и запатентовал его. Следующий серьезный вклад в создание экзоскелета сделал американский изобретатель Лесли С. Келли в 1917 году. Он разработал механизм, который назвал Pedomotor, где в качестве двигателя использовал паровую энергию.
Прародителем современных экзоскелетов считается Hardiman, разработанный General Electric совместно с американскими военными в 1960-х годах. Устройство весило больше полутонны и скорее походило на гигантского робота, чем на экзоскелет.
Следующим на сцену вышел сербский ученый Миомир Вукобратович. В 1969 году он разработал экзоскелет на пневматическом приводе для помощи парализованным людям. Позже со своим изобретением серб приехал в Россию, где вместе с советскими учеными занялся доработкой экзоскелета и его клиническими исследованиями. До действующего прототипа оставался один шаг. И его сделала американская компания Sarcos, впоследствии выкупленная другой американской компанией Raytheon, которая занимается разработками для военных. Сотрудники ExoAtlet решили сосредоточиться на экзоскелете для медицинского применения.
А что сегодня?
«Сейчас пришло время, когда приводы стали достаточно компактными и мощными. Стало возможным быстро прототипировать микроконтроллеры и печатные платы. Пятикоординатные станки позволяют изготовить качественные конструкции, – рассказывает основатель и СЕО проекта Екатерина Березий. – Эти факторы позволяют создавать скелет очень оперативно».
Компактные двигатели сегодня позволяют поднимать вес человека. Электромоторы «атлета» выдерживают вес до 100 килограммов, а аккумуляторов хватает на шесть часов активной ходьбы. Создатели утверждают, что благодаря вертикализации и походке, максимально приближенной к естественной, у человека ускоряется процесс восстановления двигательной и нервной активности.
Нынешняя версия ExoAtlet пока на стадии доработки. Управление происходит через смартфон и, скорее всего, с помощью постороннего человека, потому что человек в экзоскелете при ходьбе опирается на костыли, а следовательно, руки у него заняты. В программе есть несколько режимов: ходить, стоять, сидеть, выпрямлять или сгибать ноги.
Сам скелет представляет собой две электронные сгибающиеся ноги со специальными выступами, которые выглядят как пластиковые стельки. Пациент ставит на них ноги, а сверху обувает обычные ботинки. Дальше закрепляет вдоль ног ремни, с помощью которых фиксирует электронные ноги – они должны как бы крепко обнимать человека. Потом нужно застегнуть еще несколько креплений вдоль туловища и закинуть за спину небольшой рюкзак с электроникой.
Облачное ТЗ
Пилот проекта, который помогает разработчикам доводить проект до совершенства, – 21-летний маркетолог Ярослав Святославский. Несколько лет назад он получил травму и временно не может ходить. В экзоскелете молодой человек провел много часов, и можно сказать, что именно он научил скелет ходить.
«Я помогал ребятам подобрать различные паттерны ходьбы. Мне пришлось пройтись в скелете около 10–20 раз, шаг был то длиннее, то короче, – вспоминает Ярослав. – Было так, что в один день я мог ходить, а в другой – не мог. За две недели испытаний мы нашли идеальный вариант ходьбы и закрепили его. Если бы он был проработан заранее, то я бы научился ходить в скелете за три дня».
Объяснить, какими техническими характеристиками должен обладать скелет, разработчики пока не могут: еще не проведены клинические исследования. Каждый прототип хотя и решает какие-то задачи, но при этом ставит новые. К тому же дело, как обычно, упирается в деньги…
Екатерина Березий считает, что привлекать в проект нужно только венчурные инвестиции: «Мы выбрали путь привлечения инвесторов, а не госконтракты, потому что мы не можем правильно прописать техническое задание. Нам нужна свобода в формировании регулярного нового видения. Направлений для развития много: нижний парапарез (паралич обеих ног в легкой форме, который поддается лечению), люди после инсульта, детская реабилитация, помощь пожилым людям. Вариантов – масса, и под них нельзя сделать один продукт».
ExoAtlet – это будущая платформа для ExoAtlet Pro. На нынешнем образце отрабатываются все основные инженерные задачи. Новая версия уже спроектирована и находится в производстве. От предыдущего прототипа она отличается тем, что будет состоять из модулей. Пациент сможет сам одевать отдельно бедренные модули, голеностопы и защелкивать спинку. С нынешним скелетом самостоятельно больным справиться сложно.
Врачи в деле
Клинические испытания разработчики планируют провести в мае. Они уже нашли почти семь сотен пилотов. Кстати, поучаствовать в программе все еще есть возможность – для этого необходимо заполнить заявку на официальном сайте компании.
«Это люди с самыми разными заболеваниями и историями. Мы будем проводить исследования в одной из клиник. В какой именно, расскажем потом, – объясняет Екатерина Березий. – Каждому из пилотов предстоит тренироваться минимум 30 часов. Каждый день по часу или полтора. Эти исследования позволят корректно сформировать правильные параметры, по которым мы в будущем планируем начать клинические испытания для сертификации скелета».
Клиническая версия экзоскелета будет предназначена для людей, которые проходят реабилитацию на дому. И это особенно важно, потому что в клинике пациентов держат не больше месяца, а потом они вынуждены отправляться домой. Порой у людей просто нет возможности делать все необходимые упражнения, а процесс восстановления занимает минимум полтора года, и на протяжении всего этого времени человеку нужно ходить.
Какие-то копейки…
Конкуренции на отечественном рынке у ExoAtlet пока нет – по крайней мере, его разработчики ничего об этом не слышали. А вообще в мире известны несколько экзоскелетов: Rewalk, Xos, Hulc, Hal, Exohiker, Exoclimber, Hybrid Assistive Limb, Honda Walking Assist Device. Два из них созданы для военных. К примеру, американский Xos – легкий и маневренный. Он позволяет легко поднимать тяжелые грузы весом около 100 килограммов и пробивать насквозь деревянную балку шириной в 10 сантиметров. Также он является надежной защитой. Похожие технические характеристики и у Hulc. Exohiker, Exoclimber созданы в помощь путешественникам.
А вот Rewalk, Hal, Hybrid Assistive Limb, Honda Walking Assist Device, как и отечественный продукт, предназначены для людей с ограниченными возможностями. Но у россиян есть одно неоспоримое преимущество перед ними: наши экзоскелеты гораздо дешевле. ExoAtlet можно продавать в России за 1,5 миллиона рублей, а импортные образцы стоят порядка 100 тысяч долларов. Более того, в будущем «Экзороботикс» планируют снизить стоимость скелета до 700 тысяч рублей.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.04.2015