Категорії
Міста, країни, люди

Створено екзоскелет руки, керований силою думки

Інженери швейцарської Федеральної політехнічної школи створили прототип екзоскелета руки, яким можна керувати силою думки. При цьому електроди пристрою розміщуються на спеціальному головному шоломі (у ранніх розробках електроди потрібно було імплантувати під шкіру).

Новий екзоскелет легкий в користуванні, а його установка займає всього кілька хвилин. Пристрій вже випробувано людьми, що пережили інсульт і травми хребта. Зараз інженери вдосконалюють екзоскелет, щоб в найближчому майбутньому налагодити його масове виробництво.

Надзвичайно легкий і портативний ручний екзоскелет може суттєво допомогти в щоденному житті фізично постраждалим. Це надії ученого EPFL Луки Рандаццо, який розробляє екзоскелет на кафедрі Defitech в інтерфейсі Brain-Machine під керівництвом Хосе Міллана. Результати дослідів опубліковані в січневому виданні IEEE Robotics and Automation Letters.

Лабораторія дослідників в Campus Biotech в Женеві вже була обладнана машинами для ходи і комерційними екзоскелетами для допомоги при ходьбі, але Randazzo почав з зачатків.

Новий портативний екзоскелет легко прикріплюється до суглобів за допомогою липучки, і пацієнти стають оснащеними руками-екзоскелетом всього за кілька хвилин. Металеві кабелі діють як м’які сухожилля вздовж задньої сторони кожного пальця, залишаючи долоню вільною, щоб максимізувати чутливість руки. Пакет містить двигуни, які виштовхують і тягнуть різні кабелі, згинаючи пальці.

Екзоскелет адаптується до конструкції – управління інтерфейсом може бути обране відповідно до залишкової фізичної здатності пацієнта. Керування можна буде здійснювати з великої кількості систем: від моніторингу руху очей у сильно паралізованих – до голосових інтерфейсів на основі смартфонів, або від залишкової м’язової діяльності пошкодженої кінцівки і до зчитування активності хвиль з гарнітурою.

Вчені вирішили проводити мозковий контроль над екзоскелетом через гарнітуру ЕЕГ, яка вимірює мозкові хвилі користувачів, коли вони використовували екзоскелет. Науковці виявили, що рухи рук, індуковані пристроєм, викликають в мозку картини, характерні для рухів здорової кінцівки.

Частина мозку, що контролює рух тіла, називається моторною корою, яка фактично поділяється на ліву і праву. Права моторна кора в основному активна під час контролю лівої руки, і навпаки. Така властивість нервової системи називається контрлатеральним контролем, тобто протилежним для протилежного.

Як і очікувалося, вчені спостерігали цю контрлатеральну активність у мозку людей, які отримували пасивний рух руки екзоскелетом. Дослідники зауважили, що коли суб’єктів просили контролювати мозковими хвилями екзоскелет, на одній зі сторін мозку з’являлися послідовні закономірності в даних мозкових хвилях.

Іншими словами, коли цих людей просили активно подумати про переміщення екзоскелету, частина мозку, яка зазвичай думає про управління протилежною рукою, теж запитувала дозвіл.

Вчені вважають, що така активність мозку виникає внаслідок поєднання добровільного контролю та узгодженого зворотного зв’язку, що надається пристроєм, і може бути використана для поліпшення контролю за цими пристроями.

«Цей посилений контроль над руками-екзоскелетом з активністю мозкових хвиль, швидше за все, пояснюється більш високим залученням мозку суб’єктів, що сприяє багатому сенсорному зворотному зв’язку», – пояснює Міллан. «Зворотній зв’язок забезпечується сприйняттям користувачем положення і руху руки, і ця пропріоцепція є суттєвою.»

До теперішнього часу екзоскелет рук був протестований у пацієнтів з інвалідністю з причин інсульту та травм спинного мозку. Наступні кроки включають вдосконалення цієї допоміжної системи для виконання елементарних домашніх вправ або в якості інструменту для реабілітації функцій організму.

«Сподіваємося, що об’єднані в одну систему інтерфейси людини-машини та портативні пристрої могли б сприяти функціональному використанню в значущих повсякденних завданнях», – додає Рандаццо.

Залишити відповідь