Беспилотные комбайны, промышленные экзоскелеты и другие российские изобретения сентября

На заглавном фото — комбайн c беспилотной системой убирает урожай. Это не прототип, а работающее устройство, которое на практике доказало свою эффективность по сравнению с традиционными методами сельского хозяйства. Успешные испытания беспилотных комбайнов прошли в нескольких регионах. Но были в сентябре и другие важные новости из российский медицины и промышленности.

В Томске запустили производство беспилотных систем для сельского хозяйства

Проблема: в сельском хозяйстве до сих пор многое зависит от людей, которые вынуждены работать на износ. Типичный пример — уборка урожая. В него вкладываются на протяжении полугода, а убрать всё нужно за пару недель. Комбайнеры в этот период работают без остановки. Отсюда — аварии, неправильное перемалывание, растрата лишних ресурсов.

Статистика говорит, что к концу смены механизатор от усталости не захватывает до 1 метра жатвы. Из-за этого время уборки может увеличиться на четверть, а потери на топливе составлять до 3600 рублей в день.

Решение: комбайны, оснащённые роботизированной системой управления. На базе Томского университета систем управления и радиоэлектроники запустили производство беспилотных устройств для сельского хозяйства и железных дорог. Испытания роботизированных комбайнов, созданных при участии томских учёных, успешно прошли в 2019 году в одном из крупных аграрных хозяйств региона. Результаты тестирования показали рост эффективности уборки урожая за счёт минимизации человеческого фактора.


Что дальше: сейчас подразделение Cognitive Pilot в Томске производит мелкосерийные партии различных устройств для беспилотных систем. В следующем году компания планирует запустить полномасштабное производство с десятками тысяч единиц продукции.

Испытания беспилотных комбайнов проходят и в Ростовской области. Здесь проверяют устройства компании «Ростсельмаш». В начале сентября завершился тест гибридного комбайна, который использует машинное зрение и высокоточную навигацию. Первая система работает как основная, вторая — как вспомогательная. Например, при развороте машинного зрения недостаточно. В таком случае задействуется высокоточная навигация, которая помогает выполнить манёвр.

Испытания в агропредприятии Бессергеневское проходят уже 2 месяца. За это время разработчики и испытатели убедились в преимуществах гибридной системы управления. Она будет доступна для предзаказа в ближайшее время.

Создали приложение для электронного паспорта

Проблема: бумажный паспорт — пережиток прошлого. Его можно забыть, потерять, испортить.

Решение: приложение для смартфона, которое превращает обычный паспорт в электронный. Данные граждан в нём надёжно защищены криптографией, выполненной по отечественным стандартам. 1 сентября вице-премьер Дмитрий Чернышенко заявил, что разработка такого приложения завершена. Сейчас «Мобильный идентификатор» проходит процедуру сертификации.

Что дальше: планируется, что использовать приложение можно будет с 1 декабря 2020 года. В эксперименте смогут участвовать москвичи старше 18 лет, имеющие действующий паспорт и верифицированную учётную запись на портале «Госуслуги».

Разработали синтетические связки суставов, которые помогут ускорить заживление тканей

Проблема: повреждение связок сустава — распространённая травма, которую чаще всего получают активные и трудоспособные люди в возрасте от 16 до 45 лет. На её фоне развиваются другие заболевания, которые могут привести к инвалидности. Для лечения разрыва используется артроскопическая пластика, то есть полная замена порванной связки. Но прежде врачу необходимо сформировать и соединить костные каналы в бедренной и большеберцовой костях. Для этого используют фрагменты тканей пациента или доноров, в том числе животных, а также синтетические материалы.

Одна из иллюстраций для журнала International Journal of Molecular Sciences

Наиболее эффективное решение сейчас — ткани самого пациента. Однако это вынуждает врачей наносить организму дополнительную травму, забирая материал из другой части тела. Использование тканей донора чревато отторжением или случайным занесением инфекции. Поэтому учёные уделяют много внимания разработке синтетических материалов, из которых врачи затем формируют искусственные связки.

Проблема в том, что современные материалы плохо интегрируются со стенками костного канала. В первое время после операции велик риск его разрушения. Кроме того, синтетические материалы тяжело приживаются.

Одна из иллюстраций для журнала International Journal of Molecular Sciences

Решение: учёные НИУ МИЭТ разработали и протестировали новый состав и метод создания покрытия для полимерных волокон связок. Покрытие представляет собой каркасную структуру из углеродных нанотрубок. Она формируется инфракрасным излучением в матрице из коллагена.
Исследование показало, что разработанные связки с нанопокрытием обеспечивают ускоренный рост костной и плотной соединительной тканей в течение полугода после операции. Благодаря этому происходит фиксация и полное приживление синтетической связки по сравнению с имплантатами из традиционных полимерных волокон.

Одна из иллюстраций для журнала International Journal of Molecular Sciences

Что дальше: пока были проведены эксперименты на лабораторных животных (кроликах), которые показали эффективность нового материала в лечении. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences. Учёные продолжают исследования и прогнозируют, что применение нового материала в ежедневной врачебной практике позволит ускорить полное восстановление пациентов.

Начали создавать центры беспилотного воздушного каршеринга

Проблема: беспилотники применяются в разных областях, но использовать их всё ещё очень дорого. Даже если речь идёт о компаниях, приобретение собственного дрона — непосильная тяжесть для многих. Траты ещё и становятся бессмысленными, если аппарат эксплуатируется редко. Получается, что беспилотники есть, но сделать их массовыми пока не выходит. Это в том числе мешает дальнейшему развитию технологий.

Решение: российские инженеры представили сеть центров управления беспилотными летательными аппаратами. Цель этого проекта — дать возможность каждому человеку пользоваться дронами.
Суть идеи в создании сервисно-логистических центров, которые будут состоять из взлётно-посадочной площадки и здания с помещениями для персонала. Для доступа к системе планируется разработка мобильного приложения, через которое можно будет заказывать услуги беспилотников, отслеживать их местонахождение, сообщать о завершении работы.

Скоро дроны станут такими же привычными курьерами, как люди / Фото: unsplash.com

Для проекта разрабатывают стандартный беспилотник, который будет поднимать до 10 кг груза. Цены на услуги обещают заманчивые. При полном развёртывании системы стоимость доставки грузов может достигнуть 50 копеек за килограмм-километр.

Что дальше: идею создания центров беспилотного воздушного транспорта одобрила рабочая группа «Аэронет» Национальной технологической инициативы. Пилотный проект реализуется в Сургуте. Специалисты подсчитали временные и финансовые затраты. Так, развёртывание логистического центра в регионе занимает примерно 6 месяцев. За полтора года планируется создать 3 площадки в разных субъектах РФ. Стоимость минимальной комплектации центра (3 борта и 2 экипажа) — 10-15 миллионов рублей. Таким образом, общие затраты на 3 центра оцениваются примерно в 50 млн рублей.

Планируется, что логистические центры будут располагаться друг от друга на расстоянии 1,5 радиуса действия дронов. По словам авторов проекта, это примерно 300 км. Точное количество центров пока назвать сложно — это зависит от густонаселённости района, транспортной доступности и других факторов.

Нерешенной пока остаётся и законодательная проблема. Аппараты весом более 30 кг необходимо сертифицировать, а их полёты — согласовывать минимум за сутки. Чтобы центры дронов заработали, эти ограничения придётся изменить или уточнить.

Получили материал для создания клеток различных органов в неограниченном количестве — это поможет в борьбе с раком

Проблема: при испытаниях препаратов для борьбы с раком учёным важно понимать, как они действуют не только на больные клетки, но и на здоровые. Взять их можно у доноров, однако это требует проведения сложной процедуры биопсии — материал забирается из конкретного органа.

Решение: выращивать необходимые для исследования клетки в лабораторных условиях. Учёные Центра медицинской химии Тольяттинского ГУ получили клеточные линии стволовых клеток человека. С их помощью они могут выращивать неограниченное количество клеток различных органов (сердца, мозга, печени, почек) и затем проводить на них испытания противоопухолевых препаратов.

Разработка учёных из Тольятти основана на открытии японского доктора Синъи Яманаки (Shinya Yamanaka). Он доказал, что клетки органов взрослого человека можно вернуть в «зародышевое» состояние, сделав их универсальными стройматериалами для восстановления тканей разных органов.

Что дальше: учёные ТГУ получили собственные клеточные линии и превратили их в клетки сердца. В результате исследования появилась тканеподобная структура, которая способна сокращаться — то есть искусственное сердце «забилось». Теперь специалисты будут использовать полученные клетки сердца для испытания противоопухолевых препаратов.

В Санкт-Петербурге создали аппарат для быстрой диагностики сердечно-сосудистой системы

Проблема: сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) — основная причина смерти во всём мире. Статистика говорит, что в 2019 году 48 % смертей в России были связаны с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. В национальных проектах президент России поставил задачу к 2024 году снизить показатели смертности от ССЗ до 450 человек на 100 000 населения. Сейчас этот показатель составляет 587 человек, в 90-х годах он был 870 человек на 100 000 населения. Несмотря на заметное снижение, проблема всё ещё остаётся очень острой и требует постоянного улучшения медицины.

Решение: учёные Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали устройство, которое позволяет пациенту самостоятельно проводить экспресс-диагностику сердечно-сосудистой. Полученные данные можно передать врачу.

Фотография от «ЛЭТИ»

Прибор «Кардиоскрин» регистрирует электрокардиосигнал и помогает обнаружить основные угрожающие жизни состояния, которые возникают из патологий сердечно-сосудистой системы. Устройство сигнализирует об опасности, предупреждая человека о проблеме в режиме онлайн. Прибор также позволяет сократить нагрузку на врачей за счёт выработки заранее определённых рекомендаций пациенту. Система настраивается индивидуально под каждого человека, после чего контролирует его состояние и советует, как изменить поведение, чтобы снизить риск появления осложнений.

Что дальше: разработку показали на форуме «Армия-2020», где она заняла третье место в категории «Нейротехнологии и искусственный интеллект. Большие данные». Прибор находится в высокой степени готовности, его применением заинтересовались представители транспортных компаний, авиаперевозчиков, профессионального и любительского спорта.

Учёные нашли способ лечения коронавируса без аппаратов ИВЛ

Проблема: большая часть тяжёлых и смертельных случаев заболевания коронавирусом сопровождается или вызвана пневмонией. При ней затруднено попадание в организм кислорода, без которого падает кровяное давление и отказывают внутренние органы. Восстановить кислородный баланс помогает аппарат искусственной вентиляции лёгких. Но это тяжёлая нагрузка для организма.

Решение: ингаляции гелий-кислородной смесью. В условиях развития пневмонии при COVID-19 она значительно эффективнее искусственной вентиляции лёгких. В сентябре стали известны результаты исследований, проведённых на базе республиканской больницы в Коми. Из 50 пациентов в тяжёлом состоянии только одного пришлось подключить к аппарату ИВЛ. Остальным делали ингаляции гелий-кислородной смесью. Все пациенты, принимавшие участие в исследовании, выздоровели.

Что дальше: опыт, полученный в республиканской больнице в Коми, признали успешным. Сейчас идёт производство аппаратов для ингаляций гелий-кислородной смесью. Разработчики также занимаются их усовершенствованием — делают раздельные системы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

В Ростехе создали экзоскелет для промышленных работ

Проблема: сотрудники промышленных предприятий и рабочие подвергаются высокой нагрузке. Монотонная работа приводит к усталости мышц, снижается производительность труда. Постоянные нагрузки также чреваты производственными травмами.

Решение: экзоскелет для промышленных работ, который поможет выдерживать высокую физическую нагрузку. Такое устройство представили специалисты компании «Ростех – Доверенные платформы Робототехнические Комплексы». Комплекс ProEXO состоит из 30 элементов. В зависимости от используемых модулей меняется предназначение экзоскелета. Всего комплекс способен выполнять более 11 промышленных операций.

В таких костюмах усталость не страшна / Фото: rostec.ru

Стоимость ProEXO — от 30 000 рублей в базовой комплектации. Устройство можно использовать в пассивном и активном режимах. В первом случае экзоскелет защищает позвоночник от перегрузок, во втором — позволяет при тех же усилиях выполнить больший объём работы. В результате его использования производительность труда повышается в 2 раза.

Плюс экзоскелетов в том, что на их внедрение не требуется много времени. Это быстрее и дешевле, чем закупка и настройка промышленной робототехники, а также эффективнее существующих средств механизации и индивидуальной защиты.

Что дальше: в следующем году планируется запуск серийного производства экзоскелетов. По оценкам Ростеха, российский рынок промышленных экзоскелетов в ближайшее время может достигнуть объёма 12 млрд рублей. Разработчики планируют занять пятую часть этого рынка.

Ростех и МАИ договорились о совместной подготовке кадров

Проблема: выпускники технических специальностей не готовы работать над реальными задачами. У предприятий не хватает времени и ресурсов, чтобы обучать молодых специалистов на местах — им нужны уже готовые кадры.

Решение: Ростех и МАИ запустили совместную образовательную программу подготовки инженеров для авиационной промышленности. Кроме традиционных дисциплин в неё входит работа со специализированными ИТ-продуктами, углублённое изучение английского языка, композиционных технологий, 3D-печати.

Программа подготовки рассчитана на 5,5 лет. Её главная особенность — активное наставничество. Уже с первого курса студенты начнут решать производственные задачи. Наставники помогут разобраться с индивидуальной траекторией развития, а также проконсультируют по выбору карьерного пути.

Оплачивать расходы на обучение будут холдинги Ростеха, которые принимают участие в проекте: Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК), Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК) и холдинг «Вертолеты России». Благодаря им студенты будут получать повышенную стипендию: в зависимости от результатов ЕГЭ и уровня английского она составит от 23 000 до 51 000 рублей.

Для продолжения обучения студенты должны ежегодно подтверждать достижение целевых показателей. По окончании программы предприятия гарантируют трудоустройство выпускникам, которые достигли поставленных целей.

Что дальше: Ростех планирует в перспективе использовать такой подход в других сферах с другими вузами-партнёрами. В компании считают, что это позволит повысить конкурентоспособность российской промышленности и улучшит уровень подготовки молодых специалистов.