издательская группа
Восточно-Сибирская правда

Человек и тренажёр

Как робототехника привела энергетика в медицину

Робототехнический комплекс для реабилитации детей с двигательными нарушениями разработал ведущий инженер Корпоративного учебно-исследовательского центра «Иркутскэнерго-ИрНИТУ» Андрей Горшков. Во-первых, новость нуждается в уточнении: за создание тренажёра отвечало несколько человек. Во-вторых, медицинскую задачу решил специалист по тепловой энергетике. Почему он за неё взялся и какие идеи из области робототехники ему ближе «по профилю», Андрей Александрович рассказал нашему изданию.

Поднимаясь на второй этаж технопарка Иркутского национального исследовательского технического университета, сразу обращаешь внимание на фанерный ящик с логотипом Avrora Robotics, стоящий под лестницей. Второй такой же стоит в кабинете, где мы условились встретиться, тут же на столе лежит миниатюрный компьютер Asrock Beebox, в квадратном корпусе которого скрывается четырёхъядерный процессор – «мозг» для робота. «Моё профильное образование – «Теплоэнергетика», специальность – «Инженер-теплоэнергетик», – предупреждает наш собеседник, начиная разговор. – Робототехника – это нечто дополнительное, факультативное». Тем не менее шесть лет назад именно ему поручили вести это направление, на тот момент новое для Корпоративного учебно-исследовательского центра (КУИЦ). Опять же в довесок к основному профилю – обучению студентов тонкостям эксплуатации теплоэнергетических установок.

«Работаем как одна команда»

Переходу в КУИЦ предшествовала работа в Иркутской энергосистеме. Год после школы отработал слесарем по ремонту. Получил высшее образование, пришёл на ТЭЦ-10. Начинал слесарем по обслуживанию котлотурбинного оборудования. Затем работал машинистом энергоблока, перешёл на должность старшего машиниста. Но карьерная лестница, которая обычно характерна для «оперативника», привела Горшкова в учебно-исследовательский центр. «Так получилось, что разбираюсь во фрезеровке, токарной обработке и сварке, – рассказывает он. – И владею азами программирования. Не знаю, это сыграло роль, или отбор был по другим критериям, но, когда En+ Group совместно с Фондом «Вольное Дело» начала в Иркутске реализацию общероссийской программы по робототехнике, из всех преподавателей руководство выбрало меня».

Работать сформированный в августе 2012 года профильный класс в КУИЦ начинал по стандартной схеме: в первую очередь его укомплектовали готовыми конструкторами Tetrix и Lego Mindstorms с процессорами и контроллерами. А также деталями, позволяющими собирать профессиональных роботов для участия в инженерных соревнованиях. «Вообще, времени на отдельное обучение не было, – вспоминал Горшков в начале 2013 года, беседуя с корреспондентом «Сибирского энергетика». – Мы узнавали что-то, пока готовились к соревнованиям. Пришли комплекты, за ними – условия состязаний. Стали разбираться. Спорили, конечно, но в этом и ценность».

Сам Андрей Александрович к тому моменту прошёл обучение на тренера-наставника. Если мыслить ассоциативно, то кажется, что эта должность близка к профессии учителя в школе или преподавателя в университете. Но на деле тренер-наставник формулирует детальные технические задания для подопечных и вместе с ними участвует в сборке и наладке готовых машин. То есть параллельно со студентами учится чему-то новому в робототехнике.

– К примеру, я объясняю, что какая-то блок-схема должна действовать по программе, которая определённым образом должна влиять на механику, – поясняет ведущий инженер КУИЦ. – Студенты, подкованные в программировании, пишут необходимый код. Со мной в паре при этом работает студент-механик, с которым мы готовим само устройство. То есть над проектом работаем как одна команда.

Результаты не заставили себя ждать. Уже в феврале 2013 года команда из иркутского политеха, тогда ещё не носившего статус национального исследовательского университета, заняла второе место в дисциплине «Мобильные системы» номинации «Свободный класс» на V Всероссийском молодёжном робототехническом фестивале «РобоФест» в Москве. Его принесла конструкция из алюминиевого профиля на колёсах, оснащённая IP-камерами, играющими роль «глаз», и захватами.

В автономном режиме она прошла П-образную трассу, выполняя по ходу движения дополнительные задания. Состязания в режиме телеуправления подразумевали, что робот идентифицирует изображение на дне каждого из ящиков, расставленных на его пути, и передаёт его на командное устройство. Подобные правила действуют и на других соревнованиях. Но на счету робототехников из ИрНИТУ – не только победы в «играх машин», но и приз первого фестиваля «РобоСиб» (2013) за создание автоматической системы контроля влажности растений. «Если мы раньше делали, скажем так, машинки с манипуляторами, которые по правилам соревнований ездили и что-то там хватали, то сейчас переходим к промышленным образцам, чему-то более прикладному», – отмечает Горшков.

Целебный геймпад

Одним из примеров стал недавно разработанный тренажёр – роботизированный комплекс для реабилитации детей с двигательными нарушениями. Если не вдаваться в сложные медицинские подробности, то при детском церебральном параличе нервные импульсы доходят до мышц слабее, чем у людей без подобного заболевания. Как следствие, понижаются мышечная сила и работоспособность, возникают двигательные нарушения. Выход – целенаправленно тренировать (конечно, не в том смысле, который в это слово вкладывают профессиональные спортсмены) поражённые мышцы. В одном из реабилитационных центров, который работает в Иркутске, для этого используют довольно дорогой немецкий тренажёр. Перед робототехниками из ИрНИТУ поставили задачу создать его аналог, который бы при существенно меньшей цене был близок к нему по эффективности.

Получившийся в итоге аппарат с технической точки зрения будет простым. Основа – прямоугольная «доска» из толстой фанеры, вырезанная на станке с ЧПУ. Снизу к ней крепятся полуэллиптические полозья из того же материала: чтобы не упасть с тренажёра, нужно постоянно удерживать равновесие. Отклонения учитывает датчик угловых перемещений. Он, в свою очередь, подключён к процессору, который преобразует полученные данные и передаёт их на компьютер. Получается своеобразный геймпад – контроллер, с помощью которого можно управлять героем компьютерной игры. Например, пингвином, пробирающимся через деревья и стремящимся собрать разложенную рыбу.

«Первоначально мы сами запрограммировали простенькие игры, – говорит Андрей Александрович. – Но они довольно быстро детям надоедают. Поэтому мы взяли из Сети готовые игры с похожим принципом управления, которые бесплатны и не требуют лицензии». Потенциально можно установить и более «продвинутое» программное обеспечение, но это подразумевает дополнительные затраты. Пока себестоимость получившегося тренажёра составляет несколько тысяч рублей. При этом один из его плюсов – мобильность: вся конструкция занимает мало места и весит немного.

– У нас есть необходимость в мобильной установке для отработки естественных двигательных стереотипов, которую родители могли бы использовать для занятий с детьми в домашних условиях, – объясняет заведующая отделением реабилитации Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека Анастасия Власенко, чьи слова приводит пресс-служба ИрНИТУ. – Сейчас мы осваиваем новую технику, применяем её в реабилитационных процедурах. Врач контролирует правильность движений, фиксирует результаты. Если ребёнок справляется с определённым уровнем задания, его можно усложнить, изменяя, например, угол наклона платформы. С помощью такого комплекса ребёнок отрабатывает новое для него движение, обычное для здоровых детей. Курс занятий из десяти процедур помогает улучшить не только физическое, но и умственное состояние.

На разработку тренажёра ушло буквально два месяца. Однако широко внедрить его не могут уже второй год – необходима сертификация, которая требует определённых средств. Тем не менее конструкция уже доказала свою работоспособность и эффективность. Неврологи тем временем подбросили ещё одну идею – перчатку, которая не только будет анализировать, какие пальцы хуже воспринимают нервные импульсы, но и позволит целенаправленно их тренировать.

Из медицины в энергетику

Однако проекты в медицине для нашего собеседника – задача побочная, а не основная. Как инженера-теплоэнергетика, его прежде всего интересуют идеи из этой отрасли. Если точнее, использование возобновляемых источников энергии. Мысль проста – с помощью зеркала фокусировать солнечные лучи на баке-накопителе с носителем тепла. Если добавить к установке трубы и насос, получается источник «зелёного» тепла. Правда, ещё нужно создать программу, которая будет поворачивать зеркало вслед за солнцем. «Осталось только всё просчитать, найти руководителя и наконец-то защитить кандидатскую», – резюмирует Горшков.

 

Читайте также
Свежий номер
Фоторепортажи
Мнение
Проекты и партнеры
  все
Свежий номер