Гибкая перчатка-робот (фактически — лёгкий экзоскелет для руки) при помощи уроков игры на пианино помогает людям, пережившим инсульт, восстановить работоспособность руки. А если человек уже умел играть на фортепиано, то процесс восстановления будет происходить быстрее. Робо-перчатка может стать и «учителем» музыки для начинающих, помогая правильно координировать руку при исполнении простых мелодий.
Инсульт в статистике
По данным петербургского медуниверситета им. Мечникова, инсульт является вторым по частоте случаев «убийцей» россиян. Ежегодно около 450 тысяч человек в России переносят инсульт, а показатели смертности по этой причине в 4 раза выше, чем в США и Канаде.
По данным Всероссийского центра профилактической медицины, в нашей стране от цереброваскулярных заболеваний умирает 25% мужчин и 39% женщин. 31% пациентов, перенесших инсульт, нуждаются в посторонней помощи для ухода за собой, а 20% не могут самостоятельно ходить. Лишь около 20% больных могут вернуться к прежней работе.
Что делает перчатка-робот
Люди, перенесшие инсульт, нуждаются в реабилитации, чтобы заново научиться ходить, говорить, самостоятельно выполнять повседневные задачи. Для этого необходимо заниматься физической и трудовой терапией. Дополнительно исследования показали, что пациентам может помочь музыкальная терапия — с её помощью восстанавливаются функции языка и двигательные функции конечностей.
Даже для людей, умеющих играть на музыкальных инструментах, восстановление этого навыка после инсульта - непростой процесс. Что уж говорить о тех, кто не знает, с какой стороны подойти к пианино или гитаре…
Ученые Атлантического университета Флориды разработали мягкую робо-перчатку, которая помогает выздоравливающим пациентам либо восстановить прежние навыки, либо научиться играть на пианино, параллельно влияя и на другие необходимые умения, требующие ловкости и координации.
Что же это за «умная рука»?!
Многослойная гибкая робо-перчатка — это экзоскелет для кисти руки. Для её изготовления применяется 3D-печать, при этом весит она всего 191 грамм. Размер и форма подгоняются под индивидуальные анатомические особенности каждого пользователя, а ладонь и запястье сделаны мягкими и гибкими.
Каждый кончик пальца «умной руки» содержит массив из 16 гибких датчиков или «такселей», которые позволяют собственной руке пользователя тактильно чувствовать прикосновения к объектам или поверхностям. Мягкие пневматические приводы в кончиках пальцев генерируют движение и создают усилие, имитируя естественные, точно выверенные движения пальцев и кисти.
Создатели чудо-устройства надеются, что использование перчаток на двух руках сможет помочь им независимо друг от друга восстановить ловкость, двигательные навыки и координацию. Для этого ещё необходимо проведение тестирования и экспериментов.
«Мы показываем, что наша умная робо-перчатка с интегрированными тактильными датчиками, мягкими приводами и искусственным интеллектом помогает восстанавливаться после нейротравмы», — говорит ведущий автор работы доктор Маохуа Лин.
Экзоскелет как учитель музыки
Авторы изобретения использовали машинное обучение для того, чтобы перчатка-робот научилась «понимать» разницу между правильным и неправильным исполнением музыкального произведения. Этот навык помогает «ученику», использующему перчатку, ориентироваться — в ту ли сторону он двигается.
При обучении людей, перенесших инсульт и никогда не владевших музыкальными инструментами, «умная рука» работает автономно, без участия человека, выполняя заранее запрограммированные движения. Учёные тестировали эту функцию на исполнении простых детских песенок, где требуется использование четырёх пальцев.
Перчатку можно запрограммировать так, чтобы она с помощью тактильной обратной связи, визуальных подсказок или звука сообщала пользователю, правильно или неправильно он исполняет пьесу. Это позволит ученику улучшить свою игру.
Авторы изобретения говорят: «Адаптация робо-перчатки к другим задачам реабилитации, помимо воспроизведения музыки, например, к манипулированию предметами, потребует дополнительной подстройки к индивидуальным особенностям пациента. Это можно сделать с помощью технологии 3D-сканирования или компьютерной томографии. Но необходимо ещё повысить точность тактильного восприятия и усовершенствовать алгоритмы машинного обучения для интерпретации действий пользователя».
Аналоги, доступные в России
Конечно же, ещё не запущенная в производство «умная рука», созданная в университете Флориды, недоступна российским пациентам. Однако на рынке реабилитационных товаров представлено достаточно много более простых аналогов, которые позволяют восстанавливаться двигательные функции конечностей после инсульта. В основном, они ориентированы на предоставление возможности пациенту восстановить физическую память о том, как двигаются пальцы руки вместе, по отдельности или поочерёдно. Их стоимость зависит от производителя и функциональности. В среднем, такую «руку» можно купить за 8-10 тысяч рублей. Продаются они на самых разных маркетплейсах.
