Воронежский изобретатель создает уникальный 3D-печатный экзоскелет с применением нитинола

21-летний изобретатель окончил Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. В прошлом году он представил свой проект на образовательном форуме «Территория смыслов на Клязьме» во Владимирской области, получив грант в размере 150 000 рублей, а в этом году вернулся с первыми наработками, выиграв еще 100 000 руб. Родной университет выделил изобретателю отдельное помещение, где разместилась его лаборатория. «Я вовсе не ученый, скорее исследователь. У меня нет никакой ученой степени. То, что меня интересует робототехника, я понял совсем недавно. С детства я занимался тяжелой атлетикой, а наука меня вообще мало интересовала. После школы особенно не задумывался, куда поступать. Моя мама – архитектор, так что выбор был однозначный – строительный университет», – рассказывает изобретатель.

На идею оригинального экзоскелета его натолкнул увиденный сюжет о нитиноле. «Эту идею с экзоскелетом я долго обдумывал. У нас в стране около 12 миллионов инвалидов, им сложно передвигаться. Тем более пандусы у нас не так часто встречаются. Захотелось как-то улучшить жизнь этих людей. Знакомые мне в прошлом году рассказали про форум «Территория смыслов на Клязьме». Я никогда на таких форумах не был. Съездил на пятую смену, мне понравилось», – рассказывает Андрей. «Я вообще не ожидал, что эта идея займет второе место, да еще и грант дадут в 150 тысяч рублей. На форуме я познакомился с двумя ребятами-колясочниками. Они были очень заинтересованы в моей разработке».

Первый грант ушел на покупку дорогостоящего нитинола, 3D-принтера, инструментов и радиодеталей. Закупленных материалов хватило на создание руки экзоскелета. Теперь изобретателю помогает команда из четырех человек: студент медицинской академии Никита Борискин, специалист по робототехнике и микроэлектронике Павел Овсянкин, промышленный дизайнер Дмитрий Царенко и секретарь проекта Ольга Матвевнина. «Один я мог бы всю жизнь возиться с экзоскелетом. Для такой разработки, конечно, нужны команда специалистов и финансирование. К концу 2017 года мы планируем создать модель экзоскелета целиком», – поясняет Андрей Синегуб.

В основе задумки лежит стремление использовать нитинол в качестве искусственных мышц. Этот материал обладает способностью запоминать форму и возвращаться к ней при повторном нагревании. Для возврата в изначальную форму и просто комфортабельной эксплуатации требуется эффективное охлаждение конструкции. Существующий прототип руки уже демонстрирует способность самостоятельно сгибаться в суставе при нагревании, а затем разгибаться по мере остывания, но процесс занимает достаточно продолжительное время. «Сейчас нужно ждать две-три минуты, пока металл остынет, поэтому я занимаюсь разработкой системы охлаждения. Еще нужно разработать систему управления, тогда модель можно будет полноценно использовать как экзоскелет. Пока она больше подходит в качестве тренажера для тренировки локтевого и кистевого суставов», – поясняет Андрей.

«Оценить эффективность такой схемы без дополнительной информации сложно, но тот факт, что Андрей увлекся конструированием и решил направить силы на решение социально-значимой проблемы, не может не радовать. Хорошо, что у молодежи есть возможность воплощать свои идеи в реальность и привлекать инвестиции для создания опытных и серийных образцов», – считает эксперт 3Dtoday, генеральный директор компании NISSA Digispace Олег Гогин.

Разработчик надеется, что конструкцию экзоскелета можно будет значительно удешевить за счет применения 3D-печатных компонентов. По предварительным подсчетам стоимость готового изделия составит порядка 300 000 рублей. Для сравнения, тот же «ЭкзоАтлет» оценивается примерно в полтора миллиона. Общий вес конструкции составит примерно 15 кг. Интересным отличием будет интеграция с инвалидными колясками: по задумке разработчика пользователь сможет передвигаться на коляске, подзаряжая аккумуляторы с помощью динамо-машин. Аккумуляторы на экзоскелете будут небольшими и легкими, рассчитанными на 15-20 минут работы – достаточно, чтобы самостоятельно сходить в магазин и вернуться к коляске.

По мнению эксперта портала 3Dtoday, генерального директора компании iGo3D Константина Захватова, стоимость станет не единственным преимуществом 3D-печатного экзоскелета: «При помощи 3D-печати можно не только минимизировать затраты на производство, но и индивидуализировать экзоскелет под каждого человека, нуждающегося в таком продукте. В целом, парень молодец: пришла идея, собрал команду, воплощает в жизнь. Это отличная задумка – помочь тем, кому сложно в этом мире». 

Отдельные части конструкции можно будет использовать в качестве тренажеров для лечебной гимнастики. Конструкция будет модульной, что позволит отбирать для эксплуатации только необходимые компоненты – например, только искусственные приводы для ног. Команда продолжает работы над опытной версией, разрабатывая в том числе и программное обеспечение для полноценной версии аппарата, и надеется провести первые клинические испытания в следующем году.