Сотвори себе силу

В помощь людям современная наука создала высокотехнологичные механические приспособления  — экзоскелеты.

С древнейших времен человек при выполнении какой-либо работы использовал различные приспособления в помощь себе и другим. Эти приспособления (по сути, простейшие механизмы) существенно облегчали жизнь нашим пращурам. За века технология шагнула далеко вперед, создав конструкции, работающие не рядом с человеком, а вместе с ним. Еще точнее  — эти приспособления служат источником дополнительной силы и выносливости человека и крепятся непосредственно к его телу.

Вкалывают роботы  — счастлив человек

Еще совсем недавно экзоскелеты будоражили воображение писателей-фантастов. Сегодня картина совершенно иная. Данная технология стала незаменимым помощником на предприятиях, где труд человека связан с тяжелыми физическими нагрузками.

Экзоскелет  — это специально разработанная внешняя конструкция, которая способна взять на себя чрезмерную нагрузку при выполнении тяжелых работ. Следовательно, экзоскелет может делать человека более сильным и выносливым, повышать работоспособность и качество выполняемых действий. Кроме того, такие конструкции помогают работающему человеку не только стать сильнее и быстрее, но и сохранить здоровье опорно-двигательного аппарата.

Одним словом, экзоскелеты открывают новые возможности для работников заводов и фабрик, а также для их работодателей. И не только для них. Некоторые из этих весьма полезных приспособлений можно использовать и в быту, если вам нужно выполнить манипуляции, требующие силы пары здоровенных грузчиков. Например, передвинуть мебель или поднять в квартиру на пятом этаже приобретенное вами пианино.

«Друг кочегара» и другие

Идея создания приспособлений, увеличивающих силу и выносливость, далеко не нова. Первый в мире экзоскелет разработал русский инженер Николай Ягн еще в конце XIX века. На счету у этого гениального российского изобретателя-самоучки множество изобретений, первое из которых, названное «другом кочегара», он разработал в возрасте 25 лет. Задачей этого устройства было автоматическое наполнения парового котла. Назначение другого устройства  — «эластипеда» изобретатель видел в облегчении ходьбы и бега. Оно представляло собой систему пружин, которые закреплялись на человеке и должны были усиливать движения его ног.

Свой «эластипед» Ягн собирался предложить военному министерству в качестве экипировки для нового рода войск  — «скоростной пехоты». Новшество не оценили. Идею не приняли российские генералы, заявив, что русскому воинству негоже скакать кузнечиками. Об «эластимере» забыли на долгие годы, но сама идея создания механизмов, увеличивающих силу человека, не пропала. По заданию корпораций в работу над созданием промышленных экзоскелетов включились и российские, и зарубежные ученые. Решить проблему хотя бы отчасти удалось только в 1960-х годах, когда американская компания General Electric и ВС США представили мировой общественности механизм под названием Hardiman, который мог поднимать 110 килограммов при приложенном со стороны человека усилии 4,5 килограмма. С этого времени начала отчет эра механизмов, позволяющих человеку с легкостью преодолевать планку биологических ограничений по силе и выносливости.

Homo Mechanicus

В наши дни экзоскелеты облегчают жизнь людям во многих сферах деятельности. Например, помогают больным реабилитироваться после травм, спасателям  — переносить тяжелое оборудование и производить эвакуацию пострадавших, водолазам  — выполнять необходимые работы на больших глубинах и так далее.

Широко используются экзоскелеты на производствах, особенно там, где работа выполняется в неудобных условиях или связана с поднятием тяжестей. В таких ситуациях эти устройства становятся просто незаменимыми, позволяя снижать нагрузки на работника и беречь его здоровье. Эффективность их использования подтверждается статистикой: на предприятиях, где применяют данную технологию, значительно увеличивается производительность труда (иногда ее рост достигает 80 процентов и больше).

Специалисты подтверждают, что у технологии есть и другие положительные моменты. Один из них  — снижение травматизма. К примеру, экзоскелет сводит к минимуму риск работника пострадать при падении груза. Также это приспособление предупреждает возникновение профессиональных заболеваний у людей, выполняющих тяжелую физическую работу. Таких, как межпозвоночная грыжа, ревматоидный артрит и так далее. Экзоскелет принимает большую часть нагрузки на себя, а следовательно, снимает ее с тела человека, тем самым предупреждая развитие патологий, связанных с его профессией.

По данным Росстата, на сегодняшний день в операциях, связанных с тяжелым физическим трудом, занято больше пяти миллионов россиян. Они задействованы в области добычи полезных ископаемых, на производствах по их обработке и хранению, в строительстве и транспортировке. Иными словами, экзоскелеты могут улучшить качество жизни миллионов жителей страны. Уже одно это делает технологию крайне важной и востребованной.

Все фасоны и расцветки

Промышленные экзоскелеты принято классифицировать по принципу работы. В общем и целом их можно разделить на две большие группы: активные (с автономным источником питания) и пассивные (без электрического источника питания) экзоскелеты.

Активные экзоскелеты отличаются высокой мобильностью, поэтому их используют, например, военные, ведь от выносливости и грузоподъемности солдата зачастую зависит его эффективность на поле боя. Примером такого экзоскелета является HULC (США). Это активный экзокостюм, который позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности.

Такие экзоскелеты способны значительно увеличивать силу человека, что делает их незаменимыми помощниками при перемещении тяжелых грузов. Но и стоимость их очень высока и может доходить в среднем до 10—15 миллионов рублей. Разумеется, позволить себе подобную роскошь может далеко не каждое предприятие. Потому на большинстве производств сегодня используются более доступные по цене пассивные экзоскелеты.

Пассивный экзоскелет  — это внешнее механическое устройство без активных частей, сервоприводов, пневматики, гидравлики или электрики, которое служит для перераспределения нагрузки и защиты опорно-двигательного аппарата человека. По сути, это легкая конструкция, которая может применяться на всех видах производств, расширяя физические возможности оператора и защищая его от травм.

На сегодняшний день самые распространенные в России  — пассивные экзоскелеты торговой марки EXORISE. Их применяют около полусотни предприятий на территории страны, работающих в металлургии, нефтегазовой отрасли, машиностроении, строительстве, логистике и даже в МЧС.

И хирургам, и фотографам

Современная наука опровергает расхожий стереотип о возможности применения экзоскелетов только лишь для увеличения силы человека. Уже сейчас всё более широкое применение находят модели, помогающие людям, чья работа никак не связана с перемещением грузов. Например, хирургам.

Экзоскелет ExoChair  — совместный продукт коллаборации «Полезных роботов» с конструкторским бюро «Карфидов Лаб» центра коллективного пользования «Сколково»  — был разработан специально для снижения утомляемости сотрудников, выполняющих работу в статических позах. Устройство может быть полезно кинооператорам, фотографам, хирургам, медсестрам, социальным работникам, охотникам-рыболовам, автослесарям, рабочим конвейерных и сборочных производств и другим.

Кстати, именно медработники чаще других дают положительные отзывы о подобных моделях экзоскелетов. Самый известный из них  — отзыв врача-хирурга, выполнявшего сложную операцию в течение длительного времени. Экзоскелет позволил ему без напряжения и вреда для собственной спины выдержать всю многочасовую процедуру. По словам хирурга, для медицинских работников, выполняющих длительные операции и испытывающих огромную нагрузку на опорно-двигательную систему при длительном стоянии, экзоскелеты являются настоящим спасением.

Весьма полезны экзоскелеты и спасателям. К примеру, модели устройств, позволяющие снизить нагрузку на позвоночник при работе с тяжелыми инструментами, такие как X-ARM или «Третья рука». Такой экзоскелет позволяет работать с инструментами весом от двух до сорока килограммов, а при правильном использовании способен компенсировать нагрузку на позвоночник до сорока процентов. Кстати, существуют мужская и женская модели данного экзоскелета.

Гибкие решения

Писатели-фантасты в один голос утверждают, что не за горами время, когда умные машины полностью заменят людей на производстве. Однако пока это не произошло. По мнению специалистов, сегодня полностью заменить ручной труд машинным невозможно. На данном витке цивилизации для многих операций требуется человеческий интеллект и опыт. К тому же, чтобы полностью перейти на машинный труд, большинству предприятий потребуется полная реконструкция, а это, как известно, весьма дорогостоящая процедура.

Экзоскелеты существенно дешевле промышленных роботов и не требуют глобальной модернизации производства. При этом они значительно повышают безопасность и эффективность ручного труда. Возможно, в будущем умные роботы смогут полностью заменить человека, но сейчас нужны гибкие переходные решения, одним из которых и являются экзоскелеты.

Екатерина ЮРЧЕНКО