"Хотим спасти больше жизней": как студенты из Коврова создают робота для эвакуации раненых
В ближайшем будущем выносить раненых с поля боя будут уже не люди. Разработка роботов-санитаров является трендом последних лет в России и многих зарубежных странах. Минобороны РФ планирует усилить армейские медподразделения мобильными роботизированными комплексами, способными самостоятельно эвакуировать пострадавших бойцов из опасных зон. Созданием одной из подобных машин занимаются молодые инженеры АО "Ковровский электромеханический завод" (КЭМЗ, входит в холдинг "Высокоточные комплексы" госкорпорации "Ростех"), студенты магистратуры Ковровской государственной технологической академии им. В.А. Дегтярева (КГТА) Иван Клопов, Артем Стаценко и Роман Савичев.
Проект, разработанный ими, занял первое место в номинации "Техника" по итогам Всероссийской научно-практической конференции им. Жореса Алферова, финал которой прошел в ноябре 2022 года в Санкт-Петербурге. За победу в конкурсе боролось огромное число заявок — более 600.
Как рассказали молодые инженеры ТАСС, идея создания мобильного робота-эвакуатора родилась у них одновременно. "Однажды сидели все вместе дома, и получилось так, что как-то коллективно решили сделать робота для спасения раненых. Увидели информацию о проведении конференции имени Алферова и подумали, что этот проект будет очень актуален, когда в стране такая ситуация. Уже тогда думали, что в будущем его можно будет использовать и в гражданской отрасли. Например, в таких сферах как МЧС", — рассказал Иван Клопов.
Как признаются студенты, они мечтали о победе, но всерьез на нее не надеялись. "Безусловно, мало принять участие, нам хотелось победить. Мы приложили все силы, но не рассчитывали на победу. Важно было получить новый опыт и рассмотреть другие проекты. На конкурсе было представлено много интересных работ", — добавил Клопов.
Робот, которому не нужен оператор
Иван, Роман и Артем давно дружат и работают в команде не в первый раз. В основу проекта легла их совместная работа по созданию робота-курьера, являющаяся выпускным квалификационным проектом на кафедре робототехники и комплексной автоматизации. Разработанная студентами система автоматического управления с элементами искусственного разума способна решать большую часть задач без привлечения оператора. В этом заключается главная особенность их перспективной разработки: на сегодняшний день почти все военные роботы, за редким исключением, управляются удаленно при помощи человека.
"Если мы будем отвлекать много людских сил на управление такими роботами и ведение боевых действий, это повлечет за собой большие затраты, — рассказал научный руководитель студентов Андрей Карпенков. — Надо попытаться снять с человека нагрузку и качественно выполнять ее с помощью робота. Вот эта интеллектуальная изюминка проекта, которую ребята пока развивают, и отличает его в том числе от остальных систем, которые сегодня разрабатываются в России и в мире".
Иван, Артем и Роман ориентировались на известного робота THeMIS производства эстонской компании MilremRobotics, который представляет собой самоходную гусеничную платформу с высокой степенью автономности. Он отличается многофункциональностью. Его можно использовать как для эвакуации раненых, так и для доставки боеприпасов, для пожаротушения, минно-тральных работ, в качестве перевозчика полезной нагрузки. Известно, что осенью 2022 года несколько образцов THeMIS поступили Вооруженным силам Украины. Также роботы были закуплены 11 странами, в числе которых — США, Великобритания, Франция и Германия. Мобильные платформы уже применялись в ходе различных учений.
Архитектура робота, смоделированного студентами КГТА, похожа на эстонскую разработку. Однако сам принцип действия российской модели кардинально отличается от THeMIS. "К примеру, если брать нашего робота, то у него есть механизм, который позволит полностью автономно погружать человека на саму платформу с помощью ленточного конвейера. А у эстонского робота, если установить модуль для эвакуации раненых, на решетку раненого погружают люди, и человеческое участие все равно есть. Мы хотим прийти к такой концепции, которая позволит загружать человека в автоматическом режиме", — отметил Иван Клопов.
Как подчеркнули разработчики, полной автономности процесса эвакуации им достичь еще не удалось. "Если рассматривать ту концепцию, которая существует у нас на данный момент, то минимальные действия человеку все же нужно совершить самому — положить голову с плечами на конвейер", — добавил Клопов.
Система как у эскалатора
Робот-санитар будет достаточно компактным: порядка 1,5 м в высоту, 2,5 м — в длину и 1,8 м — в ширину. Скорость передвижения — около 20 км/ч. За один раз медицинская платформа способна эвакуировать одного раненого. Как и эстонский прототип, робот оснащен гусеничной платформой с индивидуальной торсионной подвеской для лучшей проходимости. Раненый перемещается на платформу при помощи конвейерной ленты.
"После получения команды робот подъезжает к раненому. Система как у эскалатора: поднимается трап, затем опускается, на нем находятся своего рода подушки безопасности, которые фиксируют голову человека. Потом механизм начинает при помощи конвейерной ленты засасывать человека, перемещая его вверх, и при этом опускаться. Человек оказывается на самой платформе", — пояснил Иван Клопов. Робот способен действовать самостоятельно, но оператор может отслеживать его перемещение и при необходимости переходить на ручное управление.
Для фиксации раненого во время процесса транспортировки будет использоваться металлическая сетка. Однако в дальнейшем разработчики робота планируют рассматривать различные варианты, в том числе защищающие бойца от осколочных ранений. После того как робот эвакуирует раненого с поля боя, он должен доставить его в безопасное место для дальнейшей погрузки в специализированное медицинское транспортное средство, которое отвезет военнослужащего в госпиталь.
Вопрос, как именно робот будет находить раненого, которому требуется помощь медиков, пока остается открытым. Магистранты Ковровской технологической академии рассматривают различные варианты. На первоначальном этапе робот будет считывать координаты со специального пульта. "Пульт в виде брелока будет находиться у военнослужащего. Если человеку потребуется помощь робота-санитара, он нажмет на кнопку, и роботу передадутся его координаты", — отмечает Иван.
По словам научного руководителя студентов, применение пульта позволит выявить все слабые места робота на начальном этапе испытаний.
В качестве возможного варианта рассматривается работа машины в тесной связке с беспилотным летательным аппаратом, который будет видеть раненых сверху и взаимодействовать с роботом-санитаром.
Сделано в России
Разработчики оценивают создание опытного образца робота-санитара в сумму чуть больше 3 млн рублей и планируют использовать только российские комплектующие. "Минобороны РФ не пропустит продукт, который создан с применением импортной элементной базы. Это вполне реализуемо в текущих условиях", — подчеркнул Карпенков.
В числе предприятий — производителей комплектующих, продукция которых может быть использована при создании робота-санитара, он называет российского разработчика производителя интегральных микросхем "ПКК Миландр" (Зеленоград), а также Ковровский электромеханический завод, специализирующийся на гидравлических изделиях и системах управления. Также разработчики рассматривают продукцию Всероссийского научно-исследовательского института "Сигнал" (входит в холдинг "Высокоточные комплексы") в Коврове — крупнейшего в стране разработчика и изготовителя регулируемых приводов и систем навигации.
"Так что, если разбирать по частям, в России есть весь комплекс предприятий, которые на современном уровне выпускают необходимые изделия для реализации этого проекта", — подытожил Карпенков. На данном этапе многое зависит от того, получат ли разработчики ковровского робота-санитара материальную поддержку. Проект участвует в конкурсе "Умник" Фонда содействия инновациям. Программа помогает выявлять и поддерживать талантливых молодых ученых в России. Победители конкурса получают 500 тыс. рублей на 2 года. "За эти два года ребята должны будут создать макет робота. Также можно создать собственное предприятие и начать продажи", — пояснил научный руководитель студентов. В дальнейшем Иван, Роман и Артем рассматривают возможность участия в программе "Старт", поддерживающей стартапы на ранних этапах развития.
Молодые инженеры совмещают учебу в магистратуре с работой на Ковровском электромеханическом заводе. Сейчас они получают финансовую поддержку только от родного учебного заведения и предприятия. Для воплощения в жизнь столь амбициозного проекта, как военный робот-санитар, этого, конечно, недостаточно.
По данным разработчиков, предварительно этап моделирования мобильного робота-санитара запланирован на весну — лето 2023 года. Испытания модели, закупка комплектующих, написание программного обеспечения, отладка и сборка прототипа мобильного робота — на осень 2023 — лето 2025 года. Как отмечают инженеры, собирать робота они хотели бы на базе родного КЭМЗ, и, если все пойдет по плану, испытания готового образца состоятся осенью 2025 года.
Военные санитары будущего
В России создан уже целый ряд мобильных робототехнических комплексов для перевозки раненых. Один из них, "Платформа-МУЛ", был представлен на международном форуме "Армия-2022". Машина разработана в военном инновационном технополисе "Эра". Робот отличается многофункциональностью: на его базовую основу можно установить как носилки для эвакуации, так и контейнер для транспортировки имущества. К примеру, "Платформа-МУЛ" способна одновременно перевозить 16 дронов-"камикадзе". Вес робота — 150 кг.
Еще два робота, способных применяться для перевозки раненых, также родом из Коврова. Боевой роботизированный комплекс "Нерехта" разработан в 2016 году на одном из крупнейших предприятий оборонно-промышленного комплекса России — заводе им. В.А. Дегтярева. Гусеничная платформа грузоподъемностью 700 кг может вывозить раненых с поля боя, вести разведку при помощи камер и датчиков, а также перемещать боевые модули с пулеметами и противотанковым оружием. В 2022 году опытная войсковая эксплуатация "Нерехты" началась в Сухопутных войсках.
Другой создан на базе института "Сигнал" также в 2016 году. Робот построен на основе многоцелевого транспортера. Машина способна не только обнаруживать раненых и загружать их внутрь кузова, но и осуществлять простые медицинские операции — накладывать маску и делать инъекции.
Перечисленные выше российские разработки — далеко не полный список. Известно также, что в 2020 году Минобороны России заказало разработку многофункциональных медицинских роботов для эвакуации раненых и пораженных бойцов с поля боя. Срок выполнения опытно-конструкторской работы рассчитан до 10 ноября 2022 года. Работы ведутся в рамках проекта "Эвакуация-Р". В настоящее время в процессе эвакуации военнослужащих, получивших ранения в зоне спецоперации на Украине, задействованы медицинские отряды специального назначения. Они ежедневно работают под обстрелами, рискуя собственным здоровьем и жизнью ради спасения раненых. Роботы-эвакуаторы, которые заменят людей в самых опасных зонах боевых действий, помогут сократить потери не только среди военнослужащих, но и среди медицинских работников. Екатерина Адамова
