01.март.2024

Студент КФУ Денис Чачиев получил грант 500 тысяч рублей за робота-помощника хирурга

"Вы только не пишите, что это изобретение. Ведь изобретение – это когда идея внезапно снизошла на автора. Как Ньютон сидел под деревом – тут яблоко подоспело, и идея пришла. (Улыбается). А здесь речь идет о тонкой инженерной работе", - просит кандидат технических наук, доцент кафедры компьютерной инженерии и моделирования физико-технического института КФУ Юрий Сосновский. Он стал научным руководителем студента Физико-технического института КФУ Дениса Чачиева, выигравшего полмиллиона рублей в конкурсе инновационных проектов по программе "Умник" за разработку робота-ассистента хирурга.

В лаборатории "технарей"

На столах забавные роботы – желтые и белые, какие-то из них могут стрелять, а какие-то передвигаться по линии, умеют даже, встретив препятствие, пугаться и убегать. Какие-то роботы сделаны из конструктора лего, позже при помощи специальных программ их можно будет соединять с компьютером, с математическим моделированием, системой Matlab (пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений – ред.). На доске чертежи: прорисованы элементы по схематехнике, фрагменты низкочастотного усилителя и диаграммы состояний. В углу – фрезерный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Рядом - модель реального конвейерного производства, на которой студенты учатся создавать устройства для управления такими линиями. Мы в лаборатории микропроцессорной техники КФУ.

"Мечта изобрести – это сугубо гуманитарный подход. Настоящим технарям сложно понять, как это "мечтать изобрести", ведь чтобы что-то изобрести, нужно много работать", - говорит Сосновский. И добавляет: процесс образования в области инженерии сложен. Современному поколению хочется воткнуть провод и сразу получить результат, хочется, чтобы it’s very simple, и чтобы кнопочка была одна. Но так не бывает.

Рассуждать подобным образом он имеет все основания: работает не только со студентами в лаборатории микропроцессорной техники КФУ, но и в МАН "Искатель" с детьми школьного возраста.

"Собираем лего с моторчиками. Дети осваивают основы пайки электронных схем, мехатроники и программирования. Ведь силой мысли ничего не плывет и не летает. Но когда дети сталкиваются с тем, что нужно работать и изучать, что нужно потратить многие часы своего труда, прежде чем что-то собрать, они в шоке. Я назвал это ударом о бетонную стенку", - грустно улыбаясь продолжает преподаватель. И тут же добавляет, что все же есть дети, которым инженерное дело интересно. И тогда, став студентами, они уже на более серьезном уровне работают с микропроцессорной техникой, специализированными логическими контроллерами и дисциплинами.

"Технарей сейчас мало, а инженеров - жутко мало среди молодых. А ведь были времена, когда слово "инженер" писали с большой буквы, потому что это просто эрудированный человек, вроде наших знатоков, а человек знающий – с техническим мышлением и очень большим кругозором", - отмечает Сосновский.

Конкурс "Умник" для ученой молодежи

Конкурс "Умник", в котором участвуют молодые ученые, организован для поддержки проектов. Условия такие: идея должна быть инновационной и иметь потенциал к коммерциализации.

"Задача разработать робота-помощника была поставлена врачами клиники Святителя Луки, им нужен был фиксатор операционного поля – врачей ведь не хватает, сложно выделить специального человека, чтобы тот несколько часов подряд удерживал края операционного поля. Да и физически это сложно, а робот лишен таких недостатков", - рассказывает Денис Чачиев.

Согласно протоколу испытаний, фактически все цели, которые были поставлены при разработке прототипа, достигнуты. Есть замечания, но они носят непринципиальный характер. И со следующей разработкой будут сняты, уверен он.

По условиям гранта, выигранные деньги необходимо потратить на доработку проекта. Преподаватель и его студент хотят получить определенную поддержку, чтобы с учетом всех пожеланий и замечаний врачей, сделать своего робота еще более универсальным.

Выигранная сумма позволит меньше экономить на комплектующих. Уже сейчас идет работа над более сложной системой управления. Вторая версия робота-помощника будет гораздо лучше приспособлена к массовому производству. Также, в отличие от предыдущего варианта, его можно будет прикрепить не только с торца, но и с разных сторон операционного стола, объясняют они.

"Мы планируем сделать уже два профессиональных прототипа. Сейчас ждем патент на робота-помощника, заявку подали еще в декабре 2022 года", - делятся планами инженеры.

 

Робот появился в аудитории КФУ

По словам Сосновского, роботы, которые держат камеру в ходе лапараскопической операции (проводятся без массивного рассечения тканей, через несколько небольших проколов – ред.) или крючки для удерживания операционного поля, есть. Но российских – нет. Так, цена немецкого Soloassist-2 два года назад составляла 11 млн рублей. Тогда как устройство, разработанное в КФУ, значительно дешевле любых иностранных аналогов, а российских аналогов ему и вовсе нет.

Все комплектующие к роботу-помощнику, разработанному в КФУ, достаточно просты, ряд стандартных узлов и элементов изготовить несложно даже в аудитории университета, на ЧПУ, токарном и лакокрасочном оборудовании и 3D принтере.

"Разрабатывали мы его долго, около года, ведь все должно быть и компактно, и надежно, чтобы в ходе операции он внезапно не упал, не отпустил крючок, удерживающий край операционного поля. Параллельно делали чертеж и проводили эксперименты над комплектующими", - делится 22-летний инженер Чачиев.

Многие детали он выточил сам. Почти все работы проходили в аудитории университета.

Высокоточный станок-гравер для печатных плат, приобретенный университетом за большие деньги, также усовершенствован им.

"Механически станок просто великолепен, но его система управления была рассчитана под очень старые программы. В рамках своего дипломного проекта Денис полностью выкинул оттуда встроенный компьютер и вставил другой, сделал на нем же специальную электронную плату-переходник и все это настроил. Теперь станок внешне выглядит точно так же, но работает с современными программами и на нем сделали уже много плат для самых разных изделий", - с гордостью поддерживает разговор его преподаватель.

Студент на это лишь скромно улыбается. Мне, говорит, интересно разобрать и понять, как оно управляется. А потом собрать что-то новое, объединить и настроить.

Инженерное мышление с детства

"Мой отец энергетик, его работа связана с электроникой. Первоначальные знания и интерес к этой области получил от него. Вообще, родители всячески поддерживали меня, приобретали всякое оборудование, компоненты для обучения. На кружки отправляли. А в три года я уже разбирал игрушки, чтобы посмотреть, как они устроены", - рассказывает Денис.

Крыму нужно больше судостроителей и механиков для электромобилей >>

В школе, в старших классах, изучал программирование, познакомился с микроконтроллерами. Потом поступил на факультет информатики и вычислительной техники. Он всегда знал, что будет инженером встраиваемых систем, разработчиком.

Ему уже предлагали работу с очень хорошей зарплатой, но отказался, потому что пока не готов с утра до вечера заниматься чем-то одним, ему интереснее заниматься разным. Зачитывается работами астрофизика, популяризатора науки и лауреата Пулитцеровской премии Карла Сагана, интересуется нейронными сетями с языковыми моделями вроде нашумевшего чата GPT.

"Если что-то не получается, немного расстраиваюсь, конечно. Но редко бывает задача, которую нельзя решить, просто сделать это можно так или иначе. Мне хочется решать необычные задачи, и не важно, из какой они будут области", - признается молодой инженер.

ООО "ИЦ НДТ"