Биопротезы нового поколения будут иметь собственные глаза

Экзоскелет на открытии Чемпионата мира по футболу - 2014

Несмотря на все успехи, хождение на двух ногах остается идеей фикс разработчиков протезов нижних конечностей. Помочь здесь сможет искусственное зрение. Вот почему.

В прошлом году в Бразилии подросток с парализованной нижней частью тела встал и пнул мяч, открыв тем самым Чемпионат мира по футболу – 2014. Это была трогательная и эффектная демонстрация серьезных успехов последних лет в технологиях человекомашинных интерфейсов.

Но собственно хождение, движение с помощью машины, оставляет желать лучшего. Несмотря на все успехи, двуногие роботы и ножные протезы сейчас находятся в неуклюжем и неловком подростковом периоде и не позволяют комфортно перемещаться в реальных условиях.

Экзоскелет, дебютировавший на ЧМ-2014:

Если разработчики протезов смогут создать биопротезы, воспроизводящие естественную человеческую походку на любой поверхности, они получат большую выгоду. Мировой рынок протезов к 2017 году будет оцениваться в $19,4 млрд, по данным Global Industry Analytics.

Одной из проблем является сложность передачи сигналов от мозга к устройству в реальном времени. Одно из перспективных решений этой проблемы – поверхностная электромиография (SEMG). SEMG-датчики измеряют электрическую активность, когда нерв стимулирует мышцу. Если говорить о биопротезах, на коже выше точки ампутации размещаются датчики, измеряющие сигналы, которые мозг посылает отсутствующей ноге. Но у этого подхода есть свои ограничения.

«Датчики порождают проблемы, – говорит Мо Растгаар (Mo Rastgaar), профессор механической инженерии из Мичиганского технологического университета и эксперт по биопротезам. – Одна из них – пот. Не всегда все  работает безупречно». Еще одна проблема – адаптация мышц. Мышцы над ампутированной конечностью со временем изменяются, что приводит к искажению или деградации управляющих сигналов, которые измеряют SEMG-датчики. Одна из возможных альтернатив – хирургическая имплантация датчиков под мышцы. Этот подход очень перспективен, но требует инвазивных процедур, что может понравиться не всем потребителям при рыночном внедрении технологии.

Растгаар и его команда в Мичиганском университете разрабатывают бионическую лодыжку с двумя степенями свободы, что на одну больше, чем у нынешних систем. Такая конструкция допускает близкое к естественному динамическое движение лодыжки. Вместо SEMG-датчиков используется система искусственного зрения, которая сейчас очень активно развивается благодаря инвестициям в автономные автомобили, умные индустриальные роботы, медицинские визуальные технологии и системы разведки нового поколения.

«Такая камера сканирует всю зону, в которую пользователь с большой вероятностью шагнет», – объясняет Растгаар. Затем система посылает процессору конечности сигнал о том, что поверхность наклонена, впереди ступеньки и т.п. «На основе этих данных робот меняет позу и жесткость, что придает походке повышенную гладкость».

Анализируя поверхность перед человеком, система может отсеять сигнальный шум, неминуемо возникающий при измерениях, и неверно трактуемые подкожные электрические импульсы. Система Мичиганского университета не требует сложной калибровки, что при рыночном внедрении будет заметным плюсом. Остается открытым лишь один вопрос: насколько пользователи готовы доверять протезу, который в некотором смысле автоматически управляет сам собой. Некоторые очень легкие движения стопой и лодыжкой могут быть незаметны, но само отсутствие контроля может создавать дискомфорт.

Эта технология может не покинуть пределы лаборатории еще несколько лет. У бионики нижних конечностей есть более фундаментальные проблемы, чем поиск оптимального способа толкования намерений пользователя.

«Проблема не только в роботах или приборах, которые мы можем создавать, – говорит Растгаар. – Мы не знаем, как именно регулируется походка у людей и млекопитающих. Мы делаем роботов фактически методом проб и ошибок, нащупывая нужные ответы».

«При всем техническом прогрессе мы на самом деле не знаем, как люди ходят. Мы можем просто создавать самые разные системы и затем смотреть, какая лучше подходит»

 

Об авторе: Грег Николс (Greg Nichols) – страший редактор отрасли современной робототехники на ZDNet. Журналист и писатель. Помимо основной работы пишет о культуре и экономике США, Южной Америки и Азии.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ 0

Люди также читают:

Оставить комментарий

Прежде чем оставить комментарий, залогиньтесь или войдите через аккаунты социальных сетей

СВЕЖАК

Интересное

Loading...

ТОП Видео

Видео

 

Архив новостей

 
 
Май 2017
пн вт ср чт пт сб вс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Социальные сети

ТОП АВТОРОВ

  • Аватар пользователя Виктор Фонгаузен

    Виктор Фонгаузен

    рейтинг : 3,424
  • Аватар пользователя Александр Немов

    Александр Немов

    рейтинг : 3,197
  • Аватар пользователя Филипп Романов

    Филипп Романов

    рейтинг : 3,152
  • Аватар пользователя Яна Полукорд

    Яна Полукорд

    рейтинг : 3,039
  • Аватар пользователя Vovchik230589

    Владимир Тян

    рейтинг : 3,026