Джон Нассур, Николас Берберих и Гордон Ченг тестируют мягкий экзоскелет для кисти.
Миллионы людей по всему миру испытывают трудности с движением рук из-за травм мозга, спинного мозга или нервов. Исследователи из Технического университета Мюнхена и Центра реабилитации Passauer Wolf разработали новый легкий мягкий экзоскелет, который может вернуть способность двигать руками и хватать предметы.
Как работает новая разработка
Новая роботизированная система, описанная в статье журнала Nature Machine Intelligence, сочетает продвинутую механику, технологию считывания мышечных сигналов и искусственный интеллект. «Наша недавняя статья посвящена восстановлению функций руки у людей с тяжелыми нарушениями, — рассказал Tech Xplore Гордон Ченг, руководивший исследованием. — Функции рук критически важны в каждом аспекте жизни. Пациент, с которым мы работали, почти полностью утратил подвижность кисти. Наша задача — помочь таким людям».
В отличие от обычных жестких роботов, новые устройства делают из мягких, гибких материалов, которые лучше подстраиваются под контуры тела. Но у многих существующих экзоскелетов для кисти есть ограничения. Одни восстанавливают движения только у тех, кто частично контролирует руку. Другие не позволяют ловко манипулировать предметами — только выполнять простые действия вроде касания или захвата.
Экзоскелет с ИИ, который расшифровывает слабые мышечные сигналы
Новый экзоскелет, созданный Ченгом и его коллегами, вернул подвижность кисти пациенту с БАС, который не мог двигать правой рукой несколько лет. Устройство оснащено датчиками, улавливающими электрическую активность мышц кисти. Алгоритм машинного обучения анализирует эту активность и предсказывает, когда пользователь хочет схватить предмет. Затем экзоскелет выполняет движения, позволяющие захватить нужный объект.
«Мягкий экзоскелет для кисти сшит из ткани (как обычная одежда) на стандартной швейной машинке и приводится в действие воздухом. Он работает как перчатка — легкий и безопасный, — объяснил Ченг. — Ключевой элемент — модель, предсказывающая намерение пациента взять предмет. Например, пациент с тяжелой формой БАС смог осознанно взять вилку и самостоятельно съесть кусок торта — спустя почти четыре года паралича».
Гордон Ченг, руководивший последним исследованием.
Клинические испытания и результаты
Ченг с коллегами проверили свой экзоскелет в серии тестов. В них участвовал пациент с БАС и шесть человек, которые после инсульта не могли двигать одной рукой. Участников попросили надеть экзоскелет и выполнить два задания: тест с коробкой и кубиками (Box and Block Test) и тест ARAT (Action Research Arm Test). Оба широко применяются в клиниках, чтобы оценить подвижность рук.
Исследователи выяснили: больше всего от экзоскелета выиграли те, у кого нарушения были самыми тяжелыми. А вот те, кто частично контролировал руку, не всегда справлялись с задачами лучше в устройстве.
«Главный урок нам преподал пациент с БАС, — говорит Ченг. — Мы работали вместе, и он сам вносил правки в экзоскелет и систему управления. Например, он не хотел, чтобы перчатка двигалась автоматически — настоял, чтобы команду на движение подавал он сам. Это лишний раз доказывает, насколько важен предсказатель намерений».
Участники выполняют задания ARAT для оценки функций кисти с помощью мягкого экзоскелета.
Перспективы и планы разработчиков
В будущем мягкую роботизированную систему можно доработать и испытать в других клиниках. А в перспективе она позволит людям, которые из-за травмы, инсульта или неврологического заболевания не могут двигать рукой, самостоятельно выполнять повседневные задачи.
«Сейчас мы разрабатываем экзоскелет для нижней части тела — он поможет большему числу людей, — добавляет Ченг. — Моя цель — за ближайшие годы, до самой пенсии, сделать такие технологии доступными для как можно большего числа людей».
Смотрите также в каталоге ROBOWIN
Под заказ 25–55 дней, со склада по России 1–3 дня. Частному лицу карта и чек, компании счёт.