Экзоскелеты и передвижение людей с ограниченными возможностями 4 июля 2022, 09:04
  • Ольга Мурая

Экзоскелеты и улучшение человека — последние разработки удивляют и интригуют

За последнюю неделю появилось сразу несколько новостей, касающихся улучшения и расширения физических возможностей человека: от линз дополненной реальности до новых искусственных мускулов.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц".

Использовать его планируют для увеличения силы верхней части тела и помощи людям с ограниченной подвижностью.

На рынке существует множество хороших терапевтических устройств, которые используются в клиниках для реабилитации пациентов, но они часто очень дороги и занимают много места, поясняют швейцарские разработчики.

Есть и простые лёгкие вспомогательные средства, которые пациенты могут использовать в повседневной жизни — от костылей до эспандеров.

На этот раз учёные хотели закрыть пробел между этими двумя типами инструментов.

Это привело к созданию Myoshirt (буквально "мышечная рубашка"): мягкого, удобного в ношении экзомускула для верхней части тела.

Это своего рода жилет с манжетами для плеч, оснащённый небольшой коробкой, приводящей устройство в движение.

"Умный" алгоритм работает с датчиками, встроенными в ткань, и определяет преднамеренные движения владельца, а также необходимое усилие. Затем двигатель укорачивает кабель в ткани, идущий параллельно мышцам пользователя — своего рода искусственное сухожилие — и таким образом поддерживает желаемое движение.

Эта поддержка всегда соответствует движениям пользователя и может быть адаптирована к его индивидуальным предпочтениям. Пользователь всегда контролирует процесс и может отключить устройство в любое время.

Исследователи протестировали этот прототип в эксперименте с участием 12 человек: десяти человек без каких-либо физических нарушений, одного человека с мышечной дистрофией и одного человека с травмой спинного мозга.

Результаты оказались многообещающими: благодаря экзомускулу все участники могли поднимать руки и/или предметы и держать их в таком положении гораздо дольше обычного.

Выносливость увеличилась примерно на треть у здоровых испытуемых и примерно на 60% у участника с мышечной дистрофией. В то же время участник с травмой спинного мозга смог выполнять упражнения в три раза дольше.

Также подавляющее большинство участников сочли устройство интуитивно понятным в использовании.

Чтобы экзоскелет можно было незаметно и удобно носить под одеждой, его необходимо уменьшить в размерах и облегчить. В настоящее время привод и блок управления вместе весят целых четыре килограмма. Над этой задачей сейчас работают создатели системы.

Статья с описанием новой разработки была опубликована в издании Nature Machine Intelligence.

Это устройство предназначается для людей, которые ещё могут активно управлять работой экзоскелета.

В свою очередь, новая разработка физиков и реабилитологов из Университета Джонса Хопкинса в США предназначена для пользователей с очень ограниченной подвижностью.

В недавно опубликованной работе они описывают важное достижение в области робототехники.

Менее чем за 90 секунд человек, который не мог пользоваться пальцами около 30 лет, сам съел десерт с помощью ножа и вилки. Для этого он использовал лишь свой разум и… пару умных роботизированных рук.

Кадры из видео, в котором демонстрируется работа устройства.

Напомним, что системы ИМК (интерфейс мозг-компьютер) обеспечивают прямую связь между мозгом и компьютером, который декодирует нейронные сигналы и использует их для выполнения различных внешних функций.

В этом конкретном эксперименте сигналы мозга помогали человеку виртуозно управлять роботизированным протезом.

Отдельным достижением в этой работе можно считать высокую автономию робота при ограниченном вмешательстве со стороны человека.

Машина выполняет большую часть работы, но позволяет пользователю управлять даже тонкими движениями робота.

Этот прорыв учёных с использованием интерфейса мозг-компьютер и пары модульных протезов конечностей описан в научном журнале Frontiers in Neurorobotics.

Во всех этих дополнительных конечностях можно легко запутаться, если не научиться воспринимать их как части собственного тела. Но способен ли наш мозг на такую "синхронизацию"? Может ли он принять за свои третью и четвёртую руки?

Это решила выяснить группа исследователей из Японии. Для своих экспериментов учёные разработали дополнительные роботизированные руки, управляемые… движениями ног пользователя в виртуальной среде.

Схема проведения эксперимента.

Оказалось, что пользователи действительно смогли ощущать внешние манипуляторы как часть собственного тела.

Результаты этого исследования указывают на то, что подобные системы можно свободно использовать без дополнительных когнитивных усилий. Подобные "улучшения" физических возможностей воспринимаются мозгом не как инструменты (наподобие ножниц, или, к примеру, велосипедов) а как настоящие части тела.

Работа японских учёных была опубликована в издании Scientific Reports.

Больше удивительных новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях:
"Смотрим"ВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram
Вести.RuВКонтакте, Одноклассники, Яндекс.Дзен и Telegram.

Читайте также

Видео по теме

Эфир

Лента новостей

Авто-геолокация