Инженеры Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) разрабатывают роботизированный рукав, который станет дешевым аналогом дорогих экзоскелетов, и поможет детям с церебральным параличом контролировать движения своих рук.
Credit: wavebreakmedia / shutterstock
Детский церебральный паралич (ДЦП) – неврологическое заболевание, которое возникает в результате повреждений определенных зон мозга во время внутриутробного развития плода, во время родов или в раннем послеродовом периоде. Это приводит к расстройствам речи, психики и сенсорных функций, а также к нарушениям движений. Зачастую детский церебральный паралич сопровождается значительным повышением мышечного тонуса. Выраженные спазмы мускулатуры при ДЦП могут обездвиживать конечности.
В связи с этим разрабатываются различные устройства, которые помогают сделать жизнь людей с подобным диагнозом легче. Чаще всего традиционные роботизированные устройства очень жесткие и тяжелые. Их неудобно использовать даже взрослому человеку, не говоря уже о детях.
Национальный научный фонд предоставил грант в размере 1,5 миллионов долларов США инженерам из Калифорнийского университета, которые решили помочь детям с ДЦП и разработали устройство из мягких тканей. Нейлон и эластичная резина из которых состоит роботизированный рукав, оказались подходящей заменой железным конструкциям, использованным ранее. Себестоимость этих материалов в разы меньше аналогичных жестких. Помимо этого, команда намерена свести к минимуму использование сложной электроники, что позволит сократить затраты на производство и сделает устройство доступным для любого пациента.
«Жесткие материалы плохо взаимодействуют с человеком,— говорит Джонатан Реалмуто, доцент кафедры машиностроения UCR и руководитель проекта. — То, к чему мы стремимся, используя такие материалы, как нейлон и эластичная резина — это сделать роботизированную одежду».
В этой одежде будут находиться герметичные воздухонепроницаемые области, которые могут надуваться. Это позволит на некоторое время рукаву становиться жестким, чтобы помогать двигать руку нужным образом.
Credit: Jonathan Realmuto, UCR
Вместе с этим проект сосредоточен не только на построении робота, но и на разработке алгоритмов, которые позволят предсказывать движения, выполняемые владельцем. Рукав будет снабжен небольшими датчиками, которые следят за малейшими сокращениями мышц человека. Эти датчики будут передавать данные в алгоритм, который научится «предугадывать» намерение пользователя.
Разработка осуществляется в партнерстве с Детской больницей округа Ориндж, где пациенты из клиники детских двигательных расстройств помогут протестировать прототипы.
Кроме того, исследовательская группа будет проводить ежегодные встречи в больнице в течение каждого из четырех лет проекта. На этих встречах будут присутствовать пациенты и их семьи, а также эрготерапевты. Это позволит получать отзывовы о технологии по мере ее развития.
«Если мы сможем помочь детям чистить зубы, налить воду или открыть двери — действия, которые другие считают само собой разумеющимися, это огромная победа для них», — говорят ученые.
Хотя проект изначально ориентирован на детей с двигательными расстройствами, технология может быть использована и для пожилых пациентов, а также взрослых с проблемами движения.
Текст: Александра Безродная
Robot sleeves for kids with cerebral palsy by Jonathan Realmuto et al. UCR. Published December 2022.
Материал подготовлен в рамках совместного проекта с инфраструктурным центром «Нейронет». В нем мы освещаем мировые достижения в области нейротехнологий, нейроразвлечений и спорта, а также нейрообразования.