Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Экзоскелет, управляемый миограммой

Экспериментальный аппарат, построенный Джекобом Розеном (Jacob Rosen) и его коллегами из Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC), от экзоскелетов прошлых отличают как минимум два принципиальных нововведения.

Во-первых, это возможность перемещения конечностей во всех плоскостях – в новом экзоскелете она такова, что обеспечивает человеку 95% от природного диапазона действий, тогда как другие машины такого рода ограничивали подвижность сильнее.

Во-вторых, и это главное, приводы нового аппарата управляются нейронными сигналами владельца! В то время как в прежних экзоскелетах инженеры использовали следящий сервопривод, обнаруживающий усилие рук (или ног) человека (или слабое их перемещение) и затем умножающий его в энное число раз.

Розен же полагает, что настоящего чувства единения человека и машины можно добиться, только если силовые приводы будут смещать железные конечности едва ли не раньше, чем начнут напрягаться живые мышцы. Новая опытная разработка – Exoskeleton Prototype 3 (EXO-UL3) – и призвана отработать на практике такую систему управления.

Принцип управления нового экзоскелета («внутри» него профессор Розен) схож с таковым у бионической руки(фотографии Jim MacKenzie).

Этот экзоскелет для рук закреплён пока на стене. Для большей безопасности – приводы всё же довольно мощные, да и вес машины не мал. Но в перспективе американские специалисты хотят построить полностью носимый вариант.

Работает же система так. «Желание» человека сместить куда-либо руку (плечо, кисть...) машина обнаруживает благодаря неинвазивной поверхностной электромиографии – набору датчиков, снимающих биотоки, командующие мышцами.

Естественную неуловимую глазом задержку между появлением первых миоэлектрических сигналов и фактическим началом движения той или иной мышцы компьютер использует, чтобы успеть вычислить предполагаемое смещение руки, применяя свою цифровую модель человеческой конечности (дополнительно задействуется обратная связь от датчиков фактической позиции и скорости частей машины).

В результате приводы костюма-робота срабатывают абсолютно синхронно с сокращениями мышц и «давят» в ту сторону, в какую носитель аппарата желает согнуть свою руку. Потому человеку кажется, что EXO-UL3 – продолжение его тела.

Правда, пока эта система управления (авторы робота называют её «биопорт») – сырая. Группа профессора Розена как раз работает над её отработкой и настройкой. Но и первые результаты вполне обнадёживают.

Любопытно, что EXO-UL3 (вернее, те машины, в которые он предположительно эволюционирует) Джекоб мечтает увидеть не на поле брани, а в госпиталях или даже домах пациентов. Он говорит, что чувствительный к биотокам костюм способен усиливать слабые мышцы людей, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, переживших инсульт и так далее.

Экзоскелет мог бы не только облегчить таким больным жизнь, но и посодействовал бы их реабилитации, служа хорошим тренажёром. Вместе с тем машина может быть выполнена в одностороннем варианте.

При инсульте страдает обычно половина моторной коры мозга, – поясняют исследователи, – а восстановление функций парализованной половины тела зависит и от гибкости коры, и от изнурительных тренировок.

Заметим, Джекоб – один из немногих инженеров, «толкающих» экзоскелеты в область помощи полностью или частично парализованным пациентам, старикам (посмотрите на новейшие киберноги Honda да «многосерийный» HAL) и рассуждающих о потенциале таких систем в области реабилитации инвалидов (тут можно вспомнить разве что «самоходный» Lokomat).

Некоторые подробности этой работы можно найти в пресс-релизе университета.

Мембрана по материалам Technovelgy

Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
21.01.2009

Читать статьи по темам:

бионика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Микрогрейферы для неинвазивной хирургии

Шестилучевую звездочку микроинструмента можно завести по кровеносным сосудам в самые труднодоступные участки организма. При повышении температуры до 40 градусов пластмасса размягчается, позволяя металлическим лапкам сжаться и захватить микроскопический участок ткани.

читать

Проглоти бригаду врачей

Разработана уникальная система микророботов, способная провести хирургическую операцию.

читать

Интерфейс мозг-компьютер позволил парализованному американцу произносить звуки

Имплантированный в центр речи электрод через компьютерный преобразователь подключили к звуковому синтезатору. Благодаря этому пациент получил возможность внятно произносить три гласных звука. В планах исследователей – добиться произнесения отдельных слов, а в дальнейшем и целых фраз.

читать

IBM и американские университеты создают симулятор мозга

Первая фаза проекта, во время которой ученые будут проектировать алгоритм работы будущей системы, продлится 9 месяцев. На данный момент у инженеров уже есть программное обеспечение, способное симулировать «мыслительные» процессы небольших животных, например мышей и крыс.

читать

Сердце вместо аккумулятора

Ученые создали кардиостимулятор, который заряжается от сердца.

читать