Остин Уитни не хотел заканчивать колледж в инвалидной коляске. И он вместе со студентами-конструкторами из лаборатории «Kaz Lab» при Калифорнийском университете в Беркли соорудил машину, которая позволила ему встать и пройти по сцене в день присуждения университетских степеней.

Семь шагов. Это был короткий путь по украшенной синими и жёлтыми шарами сцене, пройденный под вспышками фотоаппаратов и одобрительные восклицания 15 тысяч человек, собравшихся в этот день на стадионе Калифорнийского университета в Беркли. Для большинства выпускников 2011 года прохождение по покрытой ковром сцене – это триумфальный, но, в основном, символический акт. Выпускники получают даже не диплом, а свиток, в котором говорится, что диплом будет выслан по почте. Но для Остина Уитни, который в этом году вышел последним, прохождение этого пути — большое достижение.

Уитни страдает параличом нижних конечностей. В течение последних четырёх лет он был прикован к инвалидной коляске и не мог ходить. Тогда же ему позвонил Хомаюн Казеруни – директор лаборатории по эргономическому проектированию и робототехнике г. Беркли. Казеруни создаёт роботизированные экзоскелеты: надеваемые пользователями моторизованные устройства, которые добавляют механической мощности движениям мышц и костей. Значительную финансовую поддержку исследованиям в сфере экзоскелетов оказывает армия США, надеясь однажды создать суперсолдата – бионического человека, способного пробиваться сквозь кирпичные стены или целый день носить на себе груз массой 100 кг. Казеруни сконструировал ряд экзоскелетов, которые сейчас испытываются вооружёнными силами, но когда в августе 2010 г. он связывался с Уитни, он имел в виду других пользователей. Он искал разработку, призванную помочь его студентам спроектировать такой экзоскелет, который бы наделял его владельца не сверхвысокой мощностью, а элементарной способностью ходить.

На сцене перед глазами Уитни висит кисточка его академической шапочки с квадратным верхом, и он легким кивком головы отбрасывает её в сторону. В нескольких метрах позади него, в тёмных очках и черных спортивных куртках, расположились Майкл МакКинли, Джейсон Рейд и Уэйн Танг – аспиранты лаборатории Казеруни. В ожидании за сценой стоит ещё один аспирант, Минерва Пиллай, и начальник лаборатории Арун Джошуа Чериан. Уитни собирается впервые публично продемонстрировать их изобретение, несмотря на то, что до самого последнего момента перед выходом на сцену экзоскелет преследовали мелкие технические сбои.

До настоящего момента экзоскелеты, разработанные в лаборатории Казеруни, представляли собой искусно сконструированные опытные образцы. «Всё, чем мы занимаемся – так это изготовлением весьма дорогих машин» — говорит Казеруни. «Мы делаем Порше». Для данного проекта Казеруни поставил студентам задачу изобрести «Хонду» экзосклетов — устройство с минимальным набором элементов, которое бы стоило порядка 15 000 долларов США, а не 100 000 долларов или более того. Он говорит, что только по такой стоимости лица с ограниченными возможностями (а также их страховые компании) могут позволить себе приобрести такие устройства. С момента своего запуска в январе 2009 г. проект превратился для студентов Казеруни в настоящую манию. Они работали по 17 часов в день, поддерживая свою работоспособность кофеином, конфетами и контрафактными музыкальными MP3 записями. За месяц до выпуска для большинства студентов лаборатория стала неофициальным местом жительства. «Во многих отношениях это подобно полёту на Луну,» — говорит МакКинли. «Мы достигли такого состояния, как будто для нас закончился обратный отсчёт».

Уитни хватается за ручки стоящего перед ним шагающего механизма. Дрожащими руками он поднимается со стула. Под одобрительные возгласы его правая нога, поддерживаемая щелкающим механизмом экзоскелета, начала сгибаться в колене и сделала взмах вперёд. Во вторник, в полночь, за четыре дня до присуждения степеней, не было никакой уверенности в том, что будет сделан первый шаг, но несмотря на это, студенты отказывались выражать какие-либо сомнения относительно этого. Казеруни находится в Китае на конференции, студенты самостоятельно хозяйничают в мастерской, а экзоскелет всё ещё не работает должным образом. Лаборатория «Kaz Lab» располагается в подвальном помещении производственного корпуса в Беркли. В ней нет окон, а комната завалена проводами, печатными платами, контейнерами из-под тайской еды и обёртками от батончиков Twix. МакКинли склонился над обрабатывающим инструментом с компьютерным управлением, с ужасным скрежетом врезающимся в медную пластину. Пиллай работает на сшивальной машине, модифицируя плечевой ремень экзоскелета. По периметру комнаты с потолка свисают макеты экзоскелетов с зубчатыми зацеплениями для бёдер и тонкими металлическими стержнями для ног.
Напротив стены стоит закрытый простыней топчан. Из-под простыни торчат обутые в кроссовки ноги. Они принадлежат Уитни, который как-то посреди всей этой свистопляски умудряется спать. И хотя он не инженер (профилирующая дисциплина «История и политология»), участие Уитни в команде студентов лаборатории «Kaz Lab» крайне важно. Он принимал участие в сотнях испытаний и выдвинул ряд конструктивных предложений, обеспечивая обратную связь и проявляя личную заинтересованность. Студенты могли сказать, что они работают для того, чтобы помочь калеке, но на самом деле они думали о том, как помочь своему другу встать на ноги и пойти. График был настолько жёстким, что Уитни возвращался домой ночью всего на несколько часов и вынужден был спать в перерывах между испытаниями экзоскелета. На бумажной табличке, прикреплённой к его топчану, написано: «Буду управлять экзоскелетом за еду».

Рейд встаёт из-за компьютера, где он вносил изменения в программное обеспечение, отвечающее за управление экзоскелетом. Он подходит и хлопает Уитни по плечу. «Всё почти готово, Остин,» — говорит он. Уитни сидит и трёт глаза. Он поднимается в инвалидную коляску, на которой уже установлен экзоскелет в положении сидя. Пока члены команды затягивают удерживающие его на машине крепления, он открывает банку энергетического напитка. Испытание вот-вот начнётся, и тут Уитни вскрикивает: «Подождите, включите музыку. Давайте, ребята, поднимаемся!». Студент ударяет по клавишам клавиатуры, и пульсирующий звук начинает прокачивать колонки. «Одни лаборатории работают на воде, другие на мёде» — говорит Уитни. «А мы работаем на техно».

Уитни с трудом отталкивается, чтобы встать на ноги, и эксперимент с экзоскелетом начинается. При помощи предохранительной стропы, спускающейся с потолочной рамы, он делает пошатывающийся и сопровождаемый лязгом шаг вперёд – как «Железный человек», освобождающийся от оков ржавчины.

В 1965 г. компания Дженерал Электрик представила первый в мире механизированный экзоскелет «Хардиман» – более менее функциональное устройство весом 680 кг. Но этот экзоскелет оказался слишком громоздким и сложным в управлении, чтобы использовать его на практике. Теперь экзоскелеты зачастую весят не более 45 кг., но их функционирование, по большому счёту, основывается на одном и том же принципе. Пользователь прикрепляется ремнями к металлическому каркасу с шарнирно-сочленёнными конечностями, которые он направляет движениями своего тела или электростимуляцией. Двигатели обеспечивают сверхчеловеческую мощность.

Экзоскелет Уитни был в его честь назван «Остин», его робототехническая система восходит к прототипу BLEEX – экзоскелету, который Казеруни начал разрабатывать в 2000 г. на грант от Агентства передовых оборонных исследовательских проектов Пентагона (Darpa). В 2005 г. Казеруни основал совместную компанию «Беркли Байоникс» для извлечения коммерческой выгоды из разрабатываемых в его лаборатории передовых устройств.

Поставив перед собой цель разработать экзоскелет, который по стоимости был бы сопоставим с механизированной инвалидной коляской, студенты вынуждены были использовать минималистский подход. Вместо того, чтобы модернизировать более ранние модели вводом дополнительных элементов, они вынуждены были убирать детали. «Каз сказал нам: найдите такой способ, чтобы при использовании меньшего числа двигателей эта модель могла ходить» — рассказывает Пиллай. Вместе с членами команды она использовала два двигателя вместо четырёх или шести, что были установлены на предыдущих моделях. Вместо индивидуальной разработки каждой детали члены группы купили несколько компонентов в магазинах торговой сети Sports Authority, включая крепления для сноуборда и футбольные щитки, чтобы фиксировать ноги Уитни. Они также использовали плечевые лямки от рюкзака, чтобы удерживать на спине Уитни двигатели и аккумуляторы экзоскелета. Рейд, отвечающий за автоматизированные системы управления, должен был работать с системой, которая обладала крайне малым числом силовых приводов, обеспечивающих движения в суставах, и датчиков, отсылающих в центральный компьютерный блок данные о положениях ног. Сам центральный компьютерный блок был построен на базе микропроцессора за 60 долларов США, вместо того, чтобы использовать наиболее оптимальный за 500 долларов. «Нам пришлось выполнить огромное количество регулировок и настроек, чтобы добиться нужной работоспособности машины» — говорит он.

Прошло семь уже минут испытания, а Уитни прошёл всего около 6 метров. Членам группы пришлось всего за несколько дней до демонстрации полностью переделать колени – весьма значительное изменение конструкции, эквивалентное замене крыльев на космическом «Шаттле» за неделю до старта. Хорошей новостью стало то, что они держались довольно прочно. Но потом каркас туловища сместился относительно оси. «Он не очень хорошо сидит» — говорит Уитни. «Слишком давит на нижнюю часть спины, и это довольно больно». Он делает ещё один шаг, затем останавливается, запыхавшись и свесив голову. На носу проступили капли пота. «Я не больше не могу» — говорит он. «Дайте стул».

МакКинли и Танг к 2 часам дня устраняют проблему, связанную с углом наклона спины. Но всё время появляются новые проблемы. В четверг, безупречно проработав в течение тысяч шагов, изгибается болт в тазобедренном шарнире и блокирует ноги в полностью прямом положении. Остина как окоченевший труп пришлось поднимать и усаживать обратно в кресло. В пятницу, во время вечерней генеральной репетиции, менее чем за 24 часа до начала церемонии, чёрное платье Уитни зацепилось за удерживающие опоры.

Когда он попытался встать, эластичное трикотажное полотно сломало одну из пластин на спине. В этот момент члены лаборатории «Kaz Lab» не спали до 3 часов ночи, изготавливая сменный компонент.

«Прямо как в игровом шоу» — говорит МакКинли. «Как будто кто-то специально написал для нас эти загадки, а у нас Х часов и Х минут для их решения». Хотя когда Уитни будет вставать на церемонии вручения степеней, времени для решения проблем уже не будет. Если поискать видео о экзоскелетах на ресурсе YouTube, то там можно найти только тщательным образом отрепетированные демонстрации в клинических условиях, где можно контролировать каждое изменение. В противоположность этому, Уитни будет демонстрировать экзоскелет «вживую» и на открытом воздухе. «Это будет очень прозрачная демонстрация» — говорит Рейд, — «к лучшему или худшему».

На четвёртом шаге пути по сцене Уитни останавливается всего на одно мгновение. До сего времени он был сконцентрирован на процессе и не замечал, как за ним наблюдала 15-ти тысячная аудитория. Он не замечал ни матери, ни отца, ни ректора университета на другом конце сцены.

Главное – концентрация. Экзоскелет – это настоящая киборг-технология, союз между металлом и плотью. Когда Уитни нажимает кнопку на своём шагающем механизме, экзоскелет получает команду перемещать ноги вперёд с заранее установленным шагом. Каркас поддерживает его слабые ноги. Но из-за минималистской конструкции модель Остина не имеет датчиков, определяющих положение верхней части тела Уитни, или двигателей, которые бы автоматически корректировали его положение в случае чрезмерного наклона в ту или иную сторону. Не ощущая ничего ниже талии, он представляет собой лишь медленно перемещающееся туловище. «Моя самая главная задача при ходьбе с экзоскелетом – поддерживать равновесие» — говорит он. Больше всего он боится упасть вперёд на лицо.

Каким бы не оказалось падение лицом вниз, это было бы крайне неприятное переживание в его жизни. Он вспоминает автомобильную катастрофу в 2007 г., когда он сломал позвоночник. «Я только что окончил среднюю школу и возвращался на машине с вечеринки, на которой немного выпил» — рассказывает он. «На повороте у меня была слишком высокая скорость, и я врезался в дерево». Теперь Уитни говорит, что «когда я встречаю кого-нибудь в первый раз, они спрашивают, что со мной случилось и почему я в инвалидном кресле, и я вынужден рассказывать им это всё. Это так тяжело, когда самый худший момент твоей жизни изменяет её навсегда».

Но здесь, на сцене в Беркли, возможно, настал другой поворотный момент в его жизни. Доступный по цене экзоскелет, разработанный Уитни и другими студентами, позволяет параплегикам реально надеяться на возможность того, чтобы встать и пойти. «Всё, что я делал после аварии, было направлено на избавление от этого состояния» — говорит Уитни.

Уитни знает, что ему необходимо концентрироваться на том, чтобы держать равновесие и стоять прямо. Он отвлекается лишь на мгновение. Он слышит одобрительные возгласы, и хочет посмотреть на людей. Он поднимает голову и смотрит вперёд, осознаёт бурные овации в его честь и улыбается.

Седьмой и последний шаг доводит Уитни до ректора Роберта Биргенау, который жмёт студенту руку. Затем Уитни поворачивается к вернувшемуся из Китая Казеруни, и они оба обнимают другу друга. Для человека, страдающего параличом нижних конечностей, привыкшего к тому, что люди всё время наклоняются к нему, обнимать кого-либо стоя — это удовольствие, которого он был лишён с момента несчастного случая. Уитни еще раз улыбается выпускному классу, а затем его друзья осторожно усаживают его обратно в инвалидную коляску.

За кулисами слышатся радостные восклицания, крики и поздравления среди членов лаборатории «Kaz Lab». В начале пути «я боялся, что упаду» — делится впечатлениями Уитни. В конце Казеруни едва случайно не нажал на выключатель экзоскелета, когда обнимал Уитни. Но утомление дало о себе знать даже до того, как прошёл прилив адреналина. «Теперь спать», сказала Пиллай. «Лаборатория закончилась», сказал МакКинли.

Однако в понедельник все студенты опять вернутся в лабораторию. Они работают над новым экзоскелетом, даже более элегантным и более доступным по цене, чем модель Остина. Кажется, все заслужили долгий отпуск, так зачем же так скоро возвращаться к работе? «А какая необходимость в передышке?» говорит Рейд. «Это наша работа, и я думаю, мы не сможем остановиться».

Таким образом, Остин Уитни обрёл свою первую работу после окончания университета – испытатель бионических ног.

Категория: Austin | 1 Комментарий »

Комментарии