Ярослав Рочняк с экзоскелетом Выпускник магистратуры факультета инженерной экологии и городского хозяйства по направлению «Электроэнергетика и электротехника» Ярослав Рочняк спроектировал рабочий прототип экзоскелета – устройства, усиливающего движения человека. Его ВКР «Взаимодействие электромеханических и электрогидравлических систем в роботизированных конструкциях» выполнена под руководством доцента кафедры строительной физики, электроэнергетики и электротехники Александра Епишкина.
– Защита прошла довольно гладко, проект получил отличную оценку, – рассказал Ярослав.
– Возможно, отчасти сработало то, что членам комиссии нечасто удаётся увидеть действующий прототип вживую. Устройство большое, сложное, и та его часть, которую я представил, практически закончена. Это верхняя часть устройства: правая и левая «руки» и «спина». Весит верхняя часть 17,6 килограмма, вес одной «руки» составляет 7,3 килограмма. Помимо этого, комиссия ознакомилась с расчётами нагрузок, схемами подключения и с реальными контроллерами и аккумуляторами.
На данный момент это пассивный экзоскелет, в нём задействована только механика. В будущем он станет активным: каждый контур подвижности будет подключён к соответствующим электроприводам, и в тот момент, когда находящийся в экзоскелете оператор поднимет руку, датчик считает это движение. К примеру, правый механический сустав имеет два электропривода, по одному на каждый контур подвижности, и при движении руки оператора датчики «поймут», что требуется сделать, и «помогут» в определённый промежуток времени.
Я намерен оснастить экзоскелет платой управления, подающей сигналы от блока питания на двигатели. При этом всё должно оставаться мобильным и эргономичным, что, конечно, непростая задача.
– Как появилась идея такой разработки?
– С момента поступления в СПбГАСУ меня привлекали проекты, связанные с творчеством и инженерной мыслью. Будучи студентом первых курсов бакалавриата, я увлёкся проектированием, практическим изучением механики и электрики.
В то время я также увлекался косплеем и в 2019 году в составе российской команды принял участие в Overwatch Cosplay Battle – международном соревновании косплееров. Мы проделали большую работу по созданию робота высотой 3,2 метра и весом 400 килограммов, за что получили приз зрительских симпатий.
И я решил разработать концепт экзоскелета, в котором можно было бы свободно передвигаться, бегать, прыгать, при этом сохраняя в конструкции «окно» для дальнейшего совершенствования. К примеру, для установки приводов, усиливающих движения человека.
Хочу поблагодарить своего руководителя Александра Евгеньевича Епишкина и доцента кафедры строительной физики, электроэнергетики и электротехники Дмитрия Владимировича Горлатова. Это люди, которые не только знают своё дело, но и всегда рады оказать помощь студентам.
Я единственный автор данной разработки. Практиков, подобных мне, я пока не встречал, и это замедляет проектирование моего прототипа, так как в команде работа пошла бы быстрее. Но работа в команде требует вложений, а спонсором своего прототипа являюсь я сам. Поэтому разработка ведётся по мере возможностей, можно сказать, на энтузиазме.
Я – первопроходец, и собирать экзоскелет пришлось с нуля. В России лишь в 2022 году начали внедрять ГОСТы, чтобы начать классифицировать экзоскелеты и вносить определённые требования к устройствам и безопасности операторов, управляющих данными устройствами. Конечно, концепт кинематического движения подобных конструкций можно найти в Интернете, но наиболее близкий аналог собирается только в Китае. В России данный концепт разрабатывается впервые.
– Как строится работа?
– Идеи ко мне всегда приходят внезапно. Поэтому сперва я начал делать физическую версию экзоскелета, и лишь затем моделировать его в программе.
Я моделирую прототип в среде Autodesk Inventor, используя в качестве материала каркаса алюминий марки 6061. В Петербурге самостоятельно ищу поставщиков алюминиевых профилей (как правило, это профили из алюминия АД31/Д16Т) и изготавливаю узлы в своей небольшой мастерской, после чего пользуюсь услугами сварщиков и токарей.
Испытываю экзоскелет я просто на улице, в открытых и не очень людных пространствах. Но те, кто меня видит, разумеется, не могут пройти мимо и задают уйму вопросов. Однажды я даже заинтересовал полицию: экзоскелет выглядит довольно внушительно. Узнав, что я просто студент магистратуры, тестирующий свою работу, мне сказали, что всё хорошо, и пожелали удачи.
– Поделись своими планами.
– Экзоскелеты могут широко использоваться в медицине, спорте, промышленности. Моя цель – разработать устраивающий меня по характеристикам прототип, который в дальнейшем можно было бы «затачивать» под разные задачи. Делать его тяжелее, но мощнее, или наоборот – легче и мобильнее. Можно сделать его настолько удобным, что человек при использовании практически не будет замечать, что получает поддержку своих физических усилий от подобного устройства, – заключил Ярослав.
Желаем Ярославу не останавливаться на достигнутом, найти единомышленников и успешно реализовать свой проект!