Профессия — изобретать: как безумные идеи становятся инженерным продуктом
Откровенно говоря, сидеть в экзоскелете было не очень удобно. Казалось, что алюминиевые «ноги», на которые опираются бедра, вот-вот разъедутся в стороны. Но все оставалось на месте: «Это с непривычки, – объяснили мне инженеры из "Карфидов Лаб". – Конструкцию уже испытывали в банке, где сотрудники проводят целый день за сортировкой монет, то приседая, то выпрямляясь. Так вот по итогам тестов один из них попросил оставить ему "экзоноги" насовсем».
«Размер универсальный, – заверил меня конструктор Вакиль Исеркапов, помогая надеть "экзоноги" поверх обычных. – Он подходит практически для всех, с верхним ограничением по весу 100 кг».
Каждая алюминиевая конечность фиксируется ремнем на бедре и чем-то вроде лыжного крепления на стопе, плюс дополнительный ремень затягивается вокруг поясницы. Выпрямляюсь, делаю несколько неуверенных шагов. Конструкция весит всего 7 кг и, закрепленная ниже центра тяжести тела, практически не ощущается. Осторожно присаживаюсь, слушая, как шипят пневмопружины.
Стоит сказать, что экзоскелеты бывают разные. Сложные электромеханические системы, прототипы которых часто мелькают в новостях и на киноэкранах, разрабатываются, чтобы не только поддерживать, но и усиливать движения человека, позволяя бегать быстрее, прыгать выше и поднимать больше любого чемпиона. Однако такие машины остаются делом неопределенного будущего, а на практике применяются лишь упрощенные модели, помогающие облегчить один определенный тип движений с грузом, например подъем или приседание.
Зато с каждым годом все шире используются экзоскелеты пассивные, которые должны поддерживать тело человека в том или ином рабочем положении. Можно сказать, что они выполняют лишь одну из двух ключевых функций скелета – опорную, но не двигательную. Такие конструкции не требуют электроники, датчиков и собственного компьютерного мозга для отслеживания и анализа движений носителя. На производственных линиях некоторых компаний применяются сравнительно простые механические «экзоноги», облегчающие работу, связанную с постоянной переменой неудобных поз.
По сути, это усложненная версия табурета, позволяющая присесть на любую нужную высоту и зафиксироваться в таком положении, почти не напрягая мышц. В опробованных нами «экзоногах» для этого используются пневмопружины (газлифты) – примерно такие же, как в офисном кресле, – расположенные с обратной стороны колена. Разжимаясь, они выталкивают поршни и задерживают алюминиевые бедра на нужной высоте, от полного выпрямления до полуприседа. Покачиваюсь на этой упругой опоре: хорошо, сидим. «Экзоноги» были разработаны по заданию сколковской компании «Полезные роботы», которая осталась довольна конструкцией и взяла ее в серийное производство. С таких проектов начиналось бюро в нулевых, когда студенты Московского института стали и сплавов (МИСиС) Алексей Карфидов и Дмитрий Васильев занимались технической реализацией чужих идей и проектов. «Конечно, в стране существуют крупные конструкторские центры, и они неплохо справляются со своими задачами, – говорит Алексей. – Но они не универсальны и не могут позволить себе быть быстрыми и гибкими, как небольшие дизайн-центры».
Взять, например, историю с факелом для сочинской Олимпиады-2014 – конструкция его корпуса была спроектирована в «Карфидов Лаб». Реализовать задуманную дизайнерами форму пробовало множество подрядчиков, пока не потребовались услуги инженеров, способных оперативно подхватить проект и довести его до реализации за несколько месяцев. Работать с факелом необычной формы оказалось непросто: «Стандартные газовые баллоны не помещались в ручку, – объясняет Алексей Карфидов, – поэтому там использовалась обычная труба, при этом согнутая и запаянная с концов».
«Кроме того, мы разработали необычную технологию соединения деталей корпуса: они крепились друг к другу мощными неодимовыми магнитами, – продолжает Алексей. – Это оказалось не слишком удобно, зато на поверхности факела не было ни единого винта. Точнее, один был – но предназначенный для его разрушения. Согласно правилам, после передачи олимпийского огня факел должен выводиться из строя, чтобы его нельзя было зажечь повторно. Для этого и вкручивается расположенный в рукояти винт, который разрушает горелку».
От факела до «экзоног» – изобретателям по большому счету все равно, над чем работать. Каждую задачу они воспринимают как техническую и, если кому-то в голову пришла новая идея, ищут технические же пути для ее реализации. В углу офиса «Карфидов Лаб» стоят коробки, похожие на встраиваемые духовки: заказчик решил продавать системы для гидропонного выращивания зелени, которые можно было бы разместить на любой домашней кухне. «Поначалу мы думали, что в этом нет ничего сложного: система полива, освещение, температура... Но в итоге проект оказался едва ли не самым трудным в нашей практике, – вспоминает Алексей Карфидов. – Электроника потребовалась мощнее, чем в игровом компьютере».
Оказалось, что услуги проектирования востребованы сами по себе, и сегодня в компании работает больше 40 человек. Помимо московского есть отделения в Петербурге и Екатеринбурге. Появились собственные токарные и фрезерные станки, устройства для лазерной резки и силиконового литья и, конечно, 3D-принтеры, без которых сегодня никуда. Бюро занимается не только техническим проектированием, но берет на себя весь цикл, от создания идеи до запуска в серийное производство.
В портфолио появились даже роботы, разработанные по заказу Сбербанка для доставки документов в пределах большого офиса. Алексей показал мне одну из таких платформ, которая сейчас модернизируется для выполнения более сложных задач. По соседству с ней – другие проекты, над которыми трудятся инженеры. Машина для приготовления смузи? Пожалуйста: смешивает, измельчает и наливает в чашку. Автомат для сворачивания суши? Засыпьте рис, разместите листы спрессованных водорослей – все готово.
Теперь Карфидов и его команда могут позволить себе работу не только по коммерческим заказам, но и для души, на будущее. Самым заметным из таких проектов стал «Комарик» – устройство, призванное уменьшить боль от внутримышечных инъекций. Прототипами завален целый угол: пластиковые пеналы, куда помещается заполненный и «взведенный» шприц, оснащены миниатюрными электродвигателями для равномерного и осторожного введения раствора. Для большей безопасности на торце размещается УФ-датчик, который разблокирует работу механизма только в том случае, если он прижат к коже.
«Мы изучили аналогичные системы, которые производятся в Германии и других странах, – объясняет Алексей, – и обнаружили, что все они требуют использования специальных шприцев, которые нужно покупать вместе с инъектором. А наша идея состоит в том, чтобы можно было взять любой стандартный шприц – и он подошел бы». Коробка «Комарика» довольно большая, внутри можно разместить шприц на 2, 3 или 5 мл целиком, вместе с иглой.
Верчу его в руках и думаю, что прогресс делается не громадными атомными реакторами, не космическими ракетами, а вот такими небольшими, но практичными вещами. Хорошо, что есть такая профессия – изобретать.