Автор: Валерия Макарова
В Московском Политехе разрабатывается экзоскелет для коррекции нарушений опорно-двигательного аппарата у детей и взрослых. На рынок выпустить разработку его создатели планируют уже в 2024 году.
Проект функционирует под руководством Ильи Таратонова, руководителя магистерской программы «Беспилотная робототехника и эргономика» Московского Политеха. Корреспонденты студенческого медиацентра «Политех Медиа» выяснили у него все подробности о разработке.
Для чего нужен экзоскелет?
Экзоскелет сделан для того, чтобы помогать детям с ДЦП, тем, кому нужна реабилитация после травм, a также корректировать походку у здоровых людей. Он оснащен системой сбора данных, которая позволяет определить и зафиксировать все необходимые характеристики опорно-двигательного аппарата. Это поможет контролировать процесс восстановления пациента.
Мы создали универсальную кинематическую схему экзоскелета, в которой у человека не будет ограничений естественных движений. Для нее разработан специальный программно-аппаратный комплекс, состоящий из различных датчиков, вычислителей и специального программного обеспечения. Электроника крепится на экзоскелет, потом человек надевает его и начинает ходить. Датчики записывают перемещения испытуемого, и мы получаем массив данных, который позволит нам провести анализ и создать «портрет идеальной походки».
В чем уникальность разработки?
Самое сложное — это закрепить механику и электронику на человеческим теле таким образом, чтобы это не сковывало движения, и мы могли получить объективные данные с датчиков. Сейчас в мире при проектировании подобной техники используется технократический подход, а мы используем, так называемый, антропоцентрический. Сначала смотрим, как человек функционирует, и только потом уже проецируем это на железо.
Существующие аналоги - это роботизированные антропоморфные ноги, к которым нужно пристегнуться, и они будут шагать вместо вас. Еще сзади должен идти человек, который будет придерживать, чтобы вся эта конструкция не упала. Также есть вариант с костылями, на которых расположен пульт управления. Но такой разработки, в которой можно свободно ходить или даже бегать, пока нет.
Из каких этапов состоит работа по созданию экзоскелета?
На первом этапе мы создаем некий диагностический комплекс с экзоскелетом и программным обеспечением, которые помогут нам выявить особенности походки здоровых людей с целью получения большого массива данных. Они помогут нам получить портрет идеальной походки.
На втором этапе, после того, как соберем все необходимые данные, мы планируем протестировать экзоскелет на детях с ДЦП. Попросим их пройти по специальной полосе препятствий для проведения сравнительной оценки с идеальной походкой. На основе уже имеющейся статистики мы увидим, насколько серьезна их ситуация. Из полученных данных врач будет формировать методику лечения.
После методики пациент еще раз пройдет диагностику в этом устройстве, это позволит нам объективно наблюдать эффективность и динамику лечения. То есть, правильно ли было все подобрано. Таким образом, впервые будет сделано такое устройство, которое объективно показывает результат лечения.
На третьем этапе мы интегрируем в экзоскелет активную электронику, которая поможет человеку совершать движения. После этого можно будет применять данный экзоскелет и здоровым людям. Дело в том, что многие из нас имеют неправильную походку, которая может повлиять на снижение ресурса суставов и работу сердечно-сосудистой системы.
Наша разработка поможет выработать правильную походку. Задача человека — пройтись в этом экзоскелете таким образом, чтобы “костюм” ему не сопротивлялся. При этом мозг будет понимать обратную связь.
То есть это будет имитация правильной походки?
Точнее, будет сформировано условие, подсказывающее человеку, как идти правильно. Механизм за него не идет, но пытается поправлять. Представьте, если человеку завязать глаза и пустить его по тропинке, если вы видите, что он не туда идет, то вы ему подсказываете с той или иной стороны, помогаете касаниями. Здесь то же самое. В дальнейшем планируем сделать экзоскелет на все тело и оценивать все движения. Есть цель создать “лайфстайл” экзоскелеты.
Какие планы по созданию экзоскелета для детей с ДЦП?
Создать диагностический и лечебный комплекс в одном. Врачи смогут формировать лечение “на лету” и оценивать его эффективность. Будет постоянно сравниваться портрет “идеальной походки” и текущее состояние движения ребенка с ДЦП. Активные элементы на экзоскелете помогут стимулировать необходимые области и общие движения.
В экзоскелете планируется установить большое количество датчиков, позволяющих измерять температуру, делать электрокардиограмму, проверять кожно-гальваническую реакцию, артериальное давление и т. д.
Почему экзоскелет называют растущим?
Дети растут, у них постоянно меняются размеры, а на 3D-принтере мы сможем каждый раз подгонять костюм под новый размер, печатая новые детали, просто перенося электронику. Процесс эксплуатации экзоскелета должен быть интересен. То есть, это будет не аппарат Илизарова — такая страшная штука, торчащая из костей, а что-то приятное и интересное, что любят дети. Например, в виде костюма Железного человека или другого героя.
Причем это необязательно будет для больных детей. Его могут надевать на себя и здоровые, допустим, чтобы измерять свои силу, ловкость или еще что-то. А мы параллельно будем получать медицинские данные: по профилям походки, как дети развиваются, и таким образом, давать родителям или врачам некоторые рекомендации по тому, как действовать дальше.
Полезные ресурсы
