Внешние силы

– Кто-нибудь знает, куда делся экзоскелет? Мне нужно поработать в гараже.

– Дедушка забрал: сказал, будет что-то красить у себя в доме.

Такой диалог в быту не удивит году в 2035-м, а может, и раньше. Экзоскелеты, которые недавно ассоциировались с образами из фантастических фильмов, можно уже приобрести самостоятельно. По слову «экзоскелеты» в поисковике первым выпадает запрос «экзоскелеты для грузчиков цена». Видимо, нужда назрела. А вот в промышленности экзоскелеты не ждут – их тестируют и внедряют. Пока такие конструкции не позволяют летать, а по виду более похожи на обвесы, чем на доспехи Железного человека. Но чудес от них и не требуется – они всего лишь помощники человека. «ОМК Команда» посмотрела на экзоскелеты панорамно, а потом настроила фокус на их применение в металлургии.

Воевать, лечить, трудиться

Как и Интернет, экзоскелет – плод работы пытливых американских военных. Люди из Пентагона в 1960-е инициировали в General Electric проект Hardiman. Подрядчики разработали платформу и манипулятор, позволяющие человеку поднимать груз весом до 110 килограммов, прилагая усилие как для подъема 4,5 килограмма. Но разработку признали неудачной, и проект свернули. А уже в XXI веке американцы представили экзоскелет в качестве устройства для компенсации нагрузки на солдат, вызванной весом экипировки.

В России в середине «нулевых» проект агрегата для облегчения спасательных работ заказало МЧС. Сейчас процессом управляет армия: в 2019 году Минобороны РФ испытывало устройство для инженерных войск, которое должно стать серийным милитари-экзоскелетом.

Экзоскелет – к тому же атрибут современной высокотехнологичной медицины. Умножающая силы конструкция позволяет людям с болезнями опорно-двигательного аппарата самостоятельно двигаться и поднимать тяжести. Такие приспособления используют для реабилитации пациентов после временной утраты подвижности. Существуют медэкзоскелеты для пациентов с ограниченной мобильностью, включая пожилых людей. Доступны устройства для верхних и для нижних конечностей, есть интегрированные варианты. Драйвером развития сегмента медицинских экзоскелетов может стать фактор «стареющего населения» в развитых странах.

Что касается промышленных экзоскелетов, ранее других их стали использовать предприятия автопрома. Устройства применяют BMW, Ford, Volkswagen, Audi, Hyundai, Honda. Также экзоскелеты помогают сотрудникам Samsung, Panasonic, Siemens, работникам судо- и авиастроительных заводов. Эксперты из США считают, что в ближайшие пять лет рынок экзоскелетов для промышленности будет ежегодно расти на 60 процентов. Один из ресурсов роста – удешевление стоимости устройств и расширенный функционал.

Они делают нас сильнее. Насколько?

Промышленные экзоскелеты – целый класс устройств, многие из которых различаются так же сильно, как, к примеру, КамАЗ и малолитражка для домохозяек в мире автомобилей. Экзоскелеты по принципу действия могут быть пассивными и активными. Конструкции активного действия в качестве источника энергии используют внешние устройства, а пассивные – кинетическую энергию и силы человека. Как и в медицине, есть экзоскелеты для верхних и для нижних конечностей, есть устройства костюмного типа. Разброс цен – от 1 000 евро до бесконечности.

Несмотря на все различия, фундаментальный принцип работы всех экзоскелетов един: они дают действиям человека дополнительную силу. Сэкономленная сила – ключевая метрика эффективности экзоскелетов. На какой эффект от внедрения «усилителей» можно рассчитывать на промпредприятиях – и насколько рабочему, выполняющему стандартные операции, станет легче? Мы посмотрели новости и каталоги предложений на сайтах российских компаний, разрабатывающих экзоскелеты для труда. И вот что нашли.

Компания «ЭкзоАтлант» испытала экзоскелет ExoAtlant, позволяющий снизить нагрузку на позвоночник во время физического труда, связанного с поднятием и удержанием тяжестей. Девять испытуемых тестировали ExoAtlant в условиях моделирования профессиональной деятельности работника физического труда. Использование устройства снизило уровень энергозатрат людей до 35 процентов, уменьшило нагрузку на сердечно-сосудистую и дыхательную системы.

Компания «Полезные роботы» на своем сайте предлагает три модели экзосклетов. Поставщик указывает, что рост продуктивности от использования экзорешений достигнет 12 процентов. Одна из моделей – портативный экзоскелет верхней части тела Hoooldy, предназначен для длительных работ с поднятыми руками: монтажа, сборки, покраски, шлифовки, сварки. Производитель заявляет, что Hoooldy увеличивает способность поднимать вес в полтора раза.

Металлурги себя берегут

Металлургия – высокотехнологичная отрасль, восприимчивая к новациям и ждущая их: российские металлургические компании видят выгоды применения экзоскелетов.

В декабре 2019 года «Северсталь» сообщила о покупке 30 экзоскелетов. Устройства должны улучшить условия труда и снизить уровень травматизма в производственных подразделениях Череповецкого металлургического комбината. Это партия девайсов для опытно-промышленных испытаний с опцией доработки и тиражирования. Экзоскелеты X-Soft от компании «Экзорайз», имеют антропоморфическую форму и настраиваются под физические параметры пользователя. Конструкция повышает эффективность работы при наклонах и подъемах и компенсирует до трети нагрузки.

Руководство Магнитогорского металлургического комбината в прошлом году инициировало создание экзоскелетов для представителей таких трудоемких специальностей, как дверевые коксовых батарей или горновые доменного цеха. Пассивные промышленные экзоскелеты от той же фирмы «Экзорайз», усиленные элементами из высокопрочной стали, позволяют кардинально снизить нагрузки на коленный, плечевой, тазобедренный и локтевой суставы, поясничный отдел позвоночника. Кроме того, существенно повышается производительность труда. В ММК говорят, что модели экзоскелетов прошли апробацию на действующем производстве.

В «Норильском никеле» создают собственные экзоскелеты – результат совместной работы цифровой лаборатории компании и Юго-Западного государственного университета из Курска. Промышленные образцы помогут при работе с грузами и при операциях, связанных с длительным нахождением в статичном состоянии. В экзоскелетах есть бортовые компьютеры, которые отслеживают загазованность воздуха, температуру, освещенность и режим работы пользователя. В первом квартале этого года «Норникель» сообщил, что приступает к выпуску предсерийных образцов. В компании говорят, что их экзоскелетами уже заинтересовались «Северсталь», «Металлоинвест», «Газпром нефть», «Алроса» и «Евраз».