Изначально, ещё в 2021 году, наша команда начинала разработку протеза, похожего на руку человека.
Такое изделие может быть отличным косметическим вариантом для внешнего вида (за счёт пяти пальцев), но возник вопрос:
«Что оно может конкретно дать пользователю, при использовании в быту?».
Эффективность хвата, прочность и его сила – относительно низкие, поэтому, в решении бытовых задач, данные протезы практически не применимы. Опытным путём, мы пришли к роботизированному захвату и созданию сильного и стильного протеза, который точно будет выделяться и станет полезным для широкого спектра задач, таких как:
удержание тонких предметов (нож, ложка, ручка, щётка, карточка, лист бумаги и т.д.);
захват бутылки (1,5 л.), кружки и др.
Такое решение даёт большую свободу движения, что способствует повышению удобства в использовании.
Почему усложняется производственный процесс создания антропоморфных изделий (похожих на человеческую руку)?
1.) Механика пятипалого протеза, сила сжатия, прочность и хват не позволяют использовать его в качестве повседневного помощника (микродвигатели, занимающие до 60% от общей стоимости ТСР, часто выходят из строя в первую очередь);
2.) Отсутствие обратной связи не даёт тактильных ощущений, поэтому пользователю сложно привыкнуть к протезу. Недоступность точной информации о силе захвата приводит к трудностям при взаимодействии с хрупкими предметами. Только в 5% случаев пользователь выполняет рекомендации специалистов. На основании имеющегося опыта создания прототипов и испытаний пятипалых изделий, мы наблюдаем, как каждая вышеприведённая проблема отражает недостаточную эффективность протезов, в результате которой, пользователь отказывается носить его каждый день. Часто изделие становится лишь “красивым” прикрытием травмы. Как же прийти к естественной мотивации учиться носить протез?
Итак, протестировав пятипалые прототипы, мы пришли к пониманию, что эти протезы не полностью закрывают базовый функционал (простые действия в быту и жизни), и начали разработку изделия, направленного на решение ежедневных задач пользователя. Какое преимущество мы нашли? Простой и надёжный механизм с обратной связью и индивидуальном подходе в реабилитации (восстановлении после травмы) и абилитации (освоения протеза), в том числе с помощью программного обеспечения.
Проблемы, существующие на рынке, решаем за счёт:
1.) Сильной механики кисти, без дефицитных микродвигателей, интуитивным управлением, одним, но многофункциональным хватом и возможностью оперативной замены кисти;
2.) Использования вибротактильной обратной связи, чтобы пользователь смог получить базовые ощущения (например – различать наличие в кисти протеза предмета и его физическое состояние);
3.) Разработки IT-платформы, чтобы наладить индивидуальный подход создания программы, реабилитации и абилитации пациента, возможности наблюдать за процессом обучения (для юных пользователей в игровой форме и c последующим вознаграждением). Всё это позволяет контролировать движения кисти, от прикосновения до крепкого сжатия, что помогает в
обеспечении точности и комфорта при использовании изделия в повседневной жизни.
Осваиваем токарное ремесло и делаем втулки, оси, шайбы для изделия. Большинство внутренних узлов прототипа делаем самостоятельно.
⚡В начале марта, мы закончили первую версию протеза.
В видео можно посмотреть первые испытания с низкими температурами:
Комментарии (13)
3epka
21.03.2024 12:25+1Не совсем понятно (или я пропустил) - у вас тяговый протез, без электроники?
NickDoom
21.03.2024 12:25А как они приводятся в действие? Как-то цепляются к остаткам мышцы пациента? К сухожилиям (но они вроде без кисти деградируют мгновенно)?
MODESTA Автор
21.03.2024 12:25Датчики электромиографии фиксирует мышечный потенциал при сокращении. Да, они атрофируются, а при врожденной аплазии, мышцы совсем не активны.
MODESTA Автор
21.03.2024 12:25+1Да, тут представлен протез тяговый. Биоэлектрическая версия не будет отличаться видом протеза (то есть неантропоморфность будет сохраняться в каждой версии).
3epka
21.03.2024 12:25На мой взгляд идея с гриппером отличная - как вы верно заметили пятипалый протез заведомо неоправданно сложнее и дороже - ваша версия выглядит крайне практично. В данном случае трансформируете движение плечевого сустава в хват или поворотом туловища?
MODESTA Автор
21.03.2024 12:25Спасибо, что подметили практичность. Сначала мы разрабатывали пятипалые протезы, когда начали ставить людям, увидели крайне не эффективный захват. Пришли практическим путём к такому виду. Ориентируясь на End effector из космической и автомобильной промышленности. Нет мы преобразуем сгибание в локтевом суставе.
FreakII
21.03.2024 12:25в 2021 году, наша команда начинала разработку протеза
Это вы вовремя подсуетились лол
agat000
21.03.2024 12:25Про обратную связь - то есть сигнал передается просто вибрацией на место крепления? И сколько вариантов сигнала, какая информативность?
MODESTA Автор
21.03.2024 12:25Хороший вопрос! Модуль вибрации располагается в культеприемной гильзе. Виды сигналов - совсем отдельная и интересная тема. На данный момент на стадии экспериментов, подробно ответить про информативность сигналов, не можем.
woodiron
Сложное дело. Что касается микромоторов - читал в прошлом году описание протеза кисти, в котором два захвата, большой палец и четыре вместе, большой и указательный, приводились в движение одним микромотором. Был уверен, что ссылку оставил в избранном, но нет, не нашёл сейчас. Вроде DIY разработка филиппинского или другого из той части света университета, купили готовый мотор, а остальное напечатали. Отметил для себя простоту кинематики, никаких тросиков. Но я не из этой темы, просто вспомнилось.
MODESTA Автор
В эффективном протезе обязательно должна быть простая кинематика, иначе пользователь будет большую часть времени ждать пока протез будут чинить, а не заниматься абилитацией.