Выпускник магистратуры факультета инженерной экологии и городского хозяйства по направлению «Электроэнергетика и электротехника» СПбГАСУ 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», — отметил выпускник СПбГАСУ.
По словам Ярослава, 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.
«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», — рассказал молодой учёный.
Ярослав уверен, что экзоскелеты могут широко использоваться в медицине, спорте, промышленности. Инженер ставит перед собой цель — разработать 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», — добавил Ярослав Рочняк.
