«Это не костюм Железного человека»: как мы делаем экзоскелеты для предприятий

При слове «экзоскелет» большинство представляет киношный костюм, который превращает человека в супергероя.

В реальности все проще: горячие цеха, тяжелые инструменты — и люди, у которых после смены болит спина. Мы делаем устройства, которые вечером позволяют им без боли наклониться и завязать шнурки.

Все началось с простого вопроса: почему рабочие до сих пор срывают спины — и можно ли это исправить? Сегодня наши экзоскелеты стоят уже на сотнях предприятий. Прибыль пока скромная — 1—1,5 млн рублей в месяц, но рынок только формируется.

Расскажу, как из любительской конструкции мы дошли до собственного производства в Магнитогорске — и устройства, которое однажды показывали президенту.

Я родился в Москве — уже счастливчик. Но дальше — никакого сверхъестественного пути. Обычная школа, химфак МГУ. Мне всегда хотелось оставить след в истории с точки зрения инноваций и развивать промышленность.

Слово «экзоскелет» впервые прозвучало в компании друзей в парке Горького в 2017 году. Мы говорили о смысле жизни и боевых роботах. Тогда «Битва роботов»  ​была очень дорогая, инновационная развлекаловка. Другое дело — экзоскелеты.

Уже в 2019 году мы показывали наш первый экзоскелет президенту. Это было на мероприятии в студенческом кампусе НИТУ «МИСиС»  .

Давайте сразу всех разочаруем. Когда человек «не в теме», то есть практически любой на Земле, слышит слово «экзоскелет», он представляет себе что-то вроде костюма Тома Круза из фильма «Грани будущего» — такое роботизированное устройство, с которым ты крушишь все вокруг. На деле это, конечно, пока не так.

Экзоскелет — не фантастика и не какая-то хитрая футуристическая приблуда. Самые разные экзоскелеты широко применяются сегодня на производстве, а также для реабилитации пациентов с нарушением двигательной функции. Но это не костюм Железного человека, который делает всю работу за тебя.

Экзоскелет — это внешняя конструкция, которая помогает человеку работать легче и эффективнее под нагрузкой. Например, легче поднимать грузы или удерживать руки в поднятом положении. За счет фиксации частей тела в нужном положении экзоскелет значительно сокращает количество производственных травм.

Экзоскелеты бывают активными, пассивными и полуактивными. Недавно вышел первый гост, где даются четкие определения. Но если коротко и просто, то пассивные экзоскелеты не имеют никаких сервоприводов  ​и электрических частей — он целиком опирается на принципы механики и работает только за счет мускульной силы человека.

Активный оснащен дополнительным источником энергии и способен выполнять движения за человека. Такие экзоскелеты гораздо тяжелее, сложнее в техническом обслуживании и чаще применяются в медицинских целях — для реабилитации.

Полуактивный экзоскелет, соответственно, сочетает в себе оба принципа.

В промышленности не только у нас, но и на всем мировом рынке пока получили широкое применение только пассивные экзоскелеты. Поэтому я и сказал про разочарование. Сегодня экзоскелеты выглядят не так круто и совсем не похожи на костюм Тони Старка. Но они помогают людям сохранять здоровье.

Наша компания «Экзорайз» — первый производитель промышленных экзоскелетов в России. У нее четыре сооснователя: я, Данила Целиканов, Александр Каканов и Далер Джураев. Все мы друзья детства и юности. Нас всегда объединял интерес к инновациям, промышленности и робототехнике — последнее, как мне кажется, любопытно почти любому мальчику от четырех до ста четырех лет.

До «Экзорайз» у нас были свои инжиниринговые компании. Мы занимались промышленным консалтингом, энергоаудитом.

Поворотным моментом в судьбе каждого из нас стало основание в 2014 году R&D-центра  ​при Магнитогорском государственном техническом университете. Это была полностью институтская компания, стопроцентная «дочка».

В то время Данила занимался инновациями на Магнитогорском металлургическом комбинате, и компания была создана по его инициативе при поддержке гендиректора ММК. Я и другие будущие сооснователи «Экзорайза» помогали в сопровождении проектов этого центра. Так как у нас уже была некоторая материальная база, мы с радостью подключились к этому интересному делу.

Суть центра заключалась в том, чтобы «расширить» узкие места на производстве, внедрив инновационные разработки. При этом в этих разработках участвовали студенты и аспиранты МГТУ. У ребят появился шанс проявить себя, еще не покинув студенческую скамью, и после выпуска получить гарантированное трудоустройство. Возможно, сразу на хорошей должности.

Например, сегодняшний генеральный директор R&D-центра, он же бывший технический директор «Экзорайза», в 2014 году был аспирантом МГТУ.

Одной из задач R&D-центра была разработка специального костюма для дверевого коксохимической батареи. Дверевой трудится в непосредственной близости от печи, температура в которой около 1 000 °C, и суть его работы в том, чтобы лопатой с трехметровой ручкой забрасывать выпавший кокс  ​из коксовой батареи обратно.

Как я уже говорил, однажды мы с Данилой обсуждали в парке Горького боевых роботов. Потом речь зашла про экзоскелеты. Мы поняли, что это что-то более приземленное в хорошем смысле слова — близкое к жизни и полезное.

Именно тогда мы и решили создать первый костюм-экзоскелет для дверевого. Человек, по сути, совершенен. Его костная структура, сухожилия, кровеносная система — все это эволюция создавала миллионы лет. А мы должны были создать нечто, что должно превратить уже совершенное существо в еще более совершенное.

Задача, мягко говоря, амбициозная. Тем более что никаких инструкций и правил, как проектировать и конструировать экзоскелеты, не было. Собирали наш первый прототип из эспандеров, резинок, курток и прочих первых попавшихся под руку материалов. Тут же тестировали. Если какой-то узел не проходил проверку, собирались на мозговой штурм, накидывали идеи и тут же снова их тестировали.

После многих испытаний костюма «в поле» мы поняли, что эта история потенциально имеет очень большой коммерческий успех, и основали «Экзорайз».

Никаких инвестиций со стороны мы не привлекали и не получали государственных грантов — использовали средства, заработанные в своих предыдущих бизнесах.

Дверевые, кстати, по итогу почти не использовали наш экзоскелет. Его больше оценили представители других специальностей на металлургическом комбинате.

Не стоит думать, что все потенциальные потребители приняли нашу инновацию с восторгом. Сам экзоскелет, конечно, что-то весит. Но работать в нем правда легче. В конструкции использованы физические принципы: рессоры  , эластомеры  , подъем через рычаг  ​— экзоскелет берет на себя часть нагрузки и помогает вытолкнуть груз.

Еще он носит дисциплинирующую функцию, не дает оператору округлить спину — это самая опасная поза при подъеме грузов. Если работать из такого положения, грыжи, протрузии не заставят себя долго ждать. Как итог — человек выбывает на больничный.

При этом, конечно, нужно время, чтобы привыкнуть к устройству. От нескольких дней до пары-тройки недель. Когда в 2018 году началось активное внедрение нашей продукции на промышленных предприятиях, мы столкнулись с протестом и неприятием.

Природа человека такова, что, получив какую-то привычку, он несет ее дальше через всю жизнь. Очень сложно до человека на двадцатом году трудового стажа донести, что он неправильно делает операцию и что с медицинской точки зрения выполнять ее следует иначе.

Мы искали своих инфлюенсеров внутри крупных промышленных предприятий, людей, которые умны, образованны и готовы нести в массы знания о правильном использовании труда при помощи экзоскелетов. Такие люди с энтузиазмом помогали внедрять использование экзоскелетов на своих предприятиях, рассказывали о них сотрудникам, демонстрировали обучающие видео.

Так с 2018 года мы смогли охватить практически все промышленные площадки нашей страны. Первыми из них, кроме ММК, стали «Северсталь», «Норникель», «Новолипецкий металлургический комбинат». Они использовали нашу продукцию в доменном  , листопрокатном  ​и других цехах, работа в которых связана с подъемом и переносом грузов, а также с удержанием тяжелого инструмента на весу.

При этом насильственного внедрения экзоскелетов не было. Хотя для руководства любого предприятия вся экономика абсолютно понятна: устройство сокращает выходы на больничный на 70—80% и помогает человеку эффективно выполнять свой план. Экзоскелет — это средство индивидуальной защиты, но не обязательное.

Отдельно скажу, все количественные показатели относительно эффективности экзоскелетов — это не наши прогнозы, взятые с потолка, или отражение наших желаний. Это точные данные от НИИ медицины труда им. Измерова. Они собрали статистику с большого количества предприятий. Плюс у них находится единственная в России лаборатория для оценки эффективности и безопасности промышленных экзоскелетов. И все данные, которые мы представляем, рассказывая о нашей продукции, — из их исследований.

Спустя долгое время работы на предприятиях с экзоскелетами мы начали получать положительные отзывы. То самое простое человеческое спасибо. Это было невероятно ценно и вдохновляюще.

Но почти каждое «спасибо» сопровождал огромный перечень того, что необходимо переделать, улучшить. Где что-то неудобно, где что-то трет.

После создания первого прототипа модели X-Soft  ​до выпуска в серийное производство мы перерабатывали наш первый экзоскелет более 120 раз.

Но все равно продолжили собирать талмуды актов с каждой промышленной площадки. А после садились в офисе, пытались разбирать все досконально, по мельчайшим пунктам: эргономику, вес, дизайн.

Если по конкретному узлу  ​набиралось хотя бы десять отзывов, что здесь трет, значит, реально трет и его нужно переработать. Или вот тут неудобно нагибаться, а тут вставать на колено — значит, эти узлы мы тоже перерабатываем, и следующие партии экзоскелетов выходят уже с устранением ошибок.

Этот процесс продолжается до сих пор. Мы по-прежнему собираем обратную связь и постоянно улучшаем продукцию.

Успех первого экзоскелета X-Soft вдохновил нас на расширение модельного ряда. В 2020 году мы выпустили экзоскелет X-Rise для верхней части тела. Он помогает выполнять работы с поднятыми руками. В этом экзоскелете человек будто кладет руки на полку, и его выносливость повышается на 83%.

Такой экзоскелет нужен в первую очередь для конвейерного производства. Чаще всего он используется в автомобильной промышленности. В 2020 году в России было достаточно много различных автозаводов, и все они начали внедрять у себя наши разработки. Это были и «Мерседес» в Солнечногорске, «Ниссан» и «Тойота» в Питере, «Рено» в Москве и еще ряд других похожих производств.

В том же году вышел X-Soft Lady — такелажная  ​модель, похожая на наш самый первый экзоскелет, но учитывающая женскую анатомию: в ней практически отсутствует давление на грудную клетку, поэтому экзоскелет не провоцирует заболевания молочных желез  .

Наша промышленная линейка включает в себя восемь позиций. Есть, например, экзопояс, помогающий при работе в статичных позах и при переноске грузов. Ортез для руки — он поддерживает запястья при работе с мелкими грузами и различными ремонтными инструментами. Наколенники с каркасом из жаропрочного пластика, защищающие коленные суставы, чашечки и верхнюю часть голеней от ударов, проколов, высоких температур нагретых поверхностей. Такой экзоскелет сокращает ударную нагрузку на колени при падении.

Случались и неудачные разработки, и некоторые модели после испытаний так и не вышли в серийное производство. Так, наколенники X-Jump поначалу получились у нас слишком неудобными и громоздкими. Потом мы изменили конструкцию.

Экзоскелет типа «третья рука» так и не вышел в серию. Мы разработали его для работы с ручным инструментом весом от 2 до 40 кг: устройство перераспределяет нагрузку со спины и рук на ноги.

Формально он существует — скорее как демонстрация технических возможностей нашего производства. Но на практике такие «костыли»  ​в пассивном варианте, без сервоприводов, только на гидравлике и пружинах, не могут быть одновременно полностью безопасными и удобными на производстве. В идеале подобная модель должна быть активной.

Были у нас и другие разработки, не связанные с экзоскелетами. Например, устройство для переноса груза на плече. Но пока мы его делали, изменилось трудовое законодательство: перенос тяжестей на плече признали слишком травмоопасным и запретили.

В целом любая компания, которая создает продукт с нуля, неизбежно отсеивает часть решений, не прошедших испытания. Это нормальный процесс, и я отношусь к нему философски.

Сегодня мы продолжаем работать в Магнитогорске — там находится наше производство и офис, где ведутся все разработки. Это наш собственный цех и наше оборудование. К уровню гугл-офисов мы, конечно, не стремимся — в конце концов мы производственная компания. Но мы делаем все, чтобы нашим сотрудникам было комфортно и интересно. Кстати, сотрудников мы так не называем — для нас это единомышленники.

До недавнего времени мы работали исключительно как B2B-бизнес  ​и продавали продукцию только через официального дистрибьютора, компанию «Восток-сервис». Полтора года назад мы вышли на рынок B2C  , разместились на маркетплейсах и открыли шоурум в Москве. Теперь наша продукция доступна более широкому кругу покупателей — это главное изменение последних лет.

Что касается прибыли, она пока невелика. Производство и продажа промышленных экзоскелетов приносит компании около 1—1,5 млн рублей в месяц. Мы ожидаем выхода новых гостов в 2026 году и прогнозируем значительный рост применения промышленных экзоскелетов на разных предприятиях. А это, в свою очередь, даст увеличение объемов производства и прибыли.

Без хрустального шара можно прогнозировать, как будет развиваться индустрия экзоскелетостроения: где, как и насколько широко будут использоваться экзоскелеты и какое место в этом займет наша компания.

Пока далеко не каждый рабочий на производстве использует экзоскелет — даже не каждый второй. Но я уверен, что процент применения неизбежно вырастет. В России этот процесс ускорится уже в следующем году, когда вступят в силу второй и третий госты.

В вузах появится направление «экзоскелетостроение». Сейчас ближе всего к нему специальность «робототехника», но это все же другое.

Через пять лет широкое распространение получат активные экзоскелеты. Уже сегодня мы работаем над активным промышленным такелажным экзоскелетом.

А глобально мы движемся к созданию полноразмерного активного экзоскелета уровня фильма «Грани будущего». Через десять лет это будет уже «Грани настоящего» — вполне реальная и повседневная технология.