Начинаются испытания на добровольцах первого российского экзоскелета

0
828
Проект «ЭкзоАтлет» создан командой робототехников, работающих на базе НИИ механики МГУ
Проект «ЭкзоАтлет» создан командой робототехников, работающих на базе НИИ механики МГУ

Резидент «Сколково» — «ЭкзоАтлет» начал набор добровольцев-инвалидов для испытания первого российского экзоскелета. Это механический каркас, который крепится на тело человека, полностью повторяет его биомеханику и многократно увеличивает физическую силу. Инвалидам он позволяет делать движения, которые они не могут делать самостоятельно.

По словам основателя проекта Екатерины Березий, разрабатываются две версии экзоскелета: аварийно-спасательная — для проведения антитеррористических работ и медицинская — для реабилитации людей с ограниченными возможностями. В данный момент создан второй вариант конструкции.

Стоимость одного экзоскелета составляет 1-1,5 миллиона рублей, но авторы надеются, что со временем они могут стать дешевле. Возможна кредитная программа, а также закупка экзоскелетов для инвалидов государством.

Александр Каплан, профессор МГУ, научный руководитель проекта «ЭкзоАтлет»: — Такой скелет компенсирует недостатки двигательной функции человека, которые возникли в связи с болезнью или травмой. Скажем, на парализованную руку надевается конструкция с шарнирами, и тогда руку можно сжать, что-то в нее взять и т.д. Экзоскелет может помочь и всему телу, если оно частично парализовано. Механика позволяет подняться и встать на ноги.

Перемещение суставов осуществляется с помощью системы моторчиков и тросиков. Но как ими управлять? Есть три варианта. Первый является сегодня наиболее распространенным. Если у человека парализована только нижняя часть тела, а верхняя здорова, то управлять механикой можно, нажимая руками на кнопки специального пульта. Это большое достижение для человека, который может двигаться только на коляске.

Второй вариант, когда у человека не работают руки. Чтобы включать механику, используются сигналы, которые снимаются прямо с тела, скажем, с какой-то мышцы. Для этого к ней крепятся электроды. Сокращая мышцу, вы посылаете сигнал о намерении и включаете моторчик. И третий вариант — посылать сигнал прямо от мозга. Человек может силой своего намерения научиться управлять моторчиками. Для этого нужно расшифровать сигналы, которые посылает мозг. Это мы уже умеем.

Надо подчеркнуть, что сам экзоскелет — это очень непростая конструкция. Он создан учеными НИИ механики МГУ. Причем им удалось решить сложнейшую задачу, вообще отказаться от моторчиков. Ведь они потребляют энергию, а значит, требуются аккумуляторы, которые серьезно утяжеляют конструкцию. Так вот, ученые используют энергию самого человека. Скажем, когда он перемещает ногу, сжимается пружина, и накапливается энергия, которая может привести в действие моторчик. Конечно, этот вариант имеет ограниченное применение, но такая конструкция есть. С другой стороны, «силу» можно увеличивать до 200-300 килограмм, если систему подключить к электросети.

«ЭкзоАтлет» — не единственный проект из области построения экзоскелетов в мире. Сложность заключается в том, что экзоскелетные конструкции для реабилитации требуют четкого анализа движений человека, синхронности с ним, буквально — понимания того, что человек собирается сделать. Разработки, существующие на западе, не могут похвастаться этими качествами. «Другие экзоскелеты обладают минимальными возможностями: человек может встать из положения сидя, ходить по ровной поверхности и подниматься по ступенькам. Но есть много ограничений. В частности, если человек, идущий по ровной поверхности с помощью экзоскелета, встречает препятствие — даже невысокий междверный порог — ему очень непросто преодолеть его. Чтобы переступить через порог, нужно подойти к нему, рассчитать, хватит ли ширины шага. Ее нельзя отрегулировать, как и высоту подъема ноги», — рассказала Екатерина Березий.

Инновационность «ЭкзоАтлета» относительно других разработок, по словам Екатерины, заключается, прежде всего, в системе управления. Она ориентирована на людей с различными проблемами: это могут быть люди после травм, инсультов, которые не могут ходить самостоятельно, пациенты с артрозами, с повреждениями суставов. Для разных пациентов нужны различные возможности, которые учтены в системе управления «ЭкзоАтлета». Вторая инновационнная составляющая — конструкция экзоскелета, предназначенная для наиболее комфортного решения задач с которыми сталкиваются люди с ограниченными возможностями движений.

«Такое привычное и, казалось бы, простейшее для человека действие, как ходьба, является крайне сложным для механической системы. Если нужно сделать так, чтобы пошел человек, который по какой-то причине ходить не может, это подразумевает, что система делает это за него. А значит, необходимо проработать мельчайшие механизмы этого действия. Мельчайшие движения стоп, бедер, коленей — все должно быть учтено. Ошибка в расчетах движения такой системы может вызвать серьезнейшие последствия — она может привести к серьезному повреждению сустава человека. Поэтому создание экзоскелета, в который помещается человек и в котором он чувствует себя комфортно — это сложнейшая задача, начиная от механики и заканчивая созданием системы управления», — пояснил директор по проектам Кластера информационных технологий, главный робототехник Фонда «Сколково» Альберт Ефимов.

Статус участника «Сколково» поможет проекту развиться, уверен представитель Фонда: «Поскольку проект находится на стадии разработки, поддержка со стороны технопарка «Сколково» может быть крайне полезной. Кроме того, в Сколково есть форма грантов для такого рода проектов. «ЭкзоАтлету» нужно доработать имеющийся прототип и продолжить исследования — и мы можем поддержать проект финансово. А затем помочь коммерциализировать продукт. Мы даем резидентам возможности для участия в профильных выставках и различных мероприятиях как в России, так и за рубежом, представляем их всем нашим партнерам».

Уже сейчас наблюдается синергия «ЭкзоАтлета» с другими проектами-участниками «Сколково», подчеркнул Альберт Ефимов: в частности, в портфолио проекта Кластера энергоэффективных технологий нашлись источники питания, более оптимальные, чем те что, использовались в «ЭкзоАтлете» ранее.

По материалам Российкой газеты и Сколково