Екип на Техническия университет в Мюнхен разработи мека роботизирана ръкавица, която помага на хора с парализирани ръце да си възвърнат захвата и да държат в ръце предмети от ежедневието.
Устройството разпознава намерението на човек да извърши движение, използвайки електрически сигнали от мускулите на предмишницата, и автоматично подпомага хващането. Новата разработка се нарича „Екзоскелет с мека ръкавица“. За разлика от традиционните твърди роботизирани екзоскелети, устройството е проектирано като лека платнена ръкавица с вградени пневматични въздушни камери, които осигуряват нежна опора за пръстите и китката. Дизайнът включва мрежа от 13 пневматични тръби
Те доставят въздух до отделни камери, разположени по протежение на ръката. Чрез прецизно регулиране на налягането системата може независимо да огъва и разгъва всеки пръст, както и да подпомага въртенето на китката. Това позволява на пациентите, страдащи от това заболяване, уверено да държат различни предмети от ежедневието, включително чаши, чинии, вилици, лъжици и други домакински предмети.
Разработчиците подчертават, че системата осигурява достатъчно сигурен захват за безопасно носене на предмети, без риск от случайно падане. Управлението на ръкавицата се основава на електромиография – метод за записване на слаби електрически сигнали, генерирани от мускулна активност. Специални сензори се поставят на предмишницата на пациента, за да наблюдават непрекъснато мускулната активност. Получените сигнали се анализират в реално време от алгоритми за машинно обучение
Ако системата засече, че човек е на път да вдигне предмет, тя автоматично надува необходимите въздушни камери, подпомагайки желаното движение на ръката и пръстите. За да подобрят надеждността, инженерите са оборудвали устройството и със сензори за движение. След като обектът бъде хванат с ръка, те следят процеса на прехвърляне и автоматично поддържат достатъчна сила на захващане, намалявайки вероятността от случайно освобождаване и правейки движенията по-естествени.
Според разработчиците комбинацията от интелигентно разпознаване на намерението на потребителя и опростен дизайн е довела до устройство, което е едновременно ефективно и сравнително евтино. Ръкавицата е изработена от леснодостъпни материали, а използването на меки пневматични елементи я прави значително по-евтина от много от съществуващите роботизирани рехабилитационни системи.
По време на тестването, алгоритмите за машинно обучение успяват да предскажат намеренията на потребителя за заснемане с 97% точност. Това прави системата достатъчно надеждна за ежедневна употреба. Технологията е разработена в тясно сътрудничество с пациент, страдащ от амиотрофична латерална склероза (АЛС), прогресиращо заболяване на нервната система, при което нервните клетки, които контролират волевите мускулни движения, постепенно умират. По време на експеримента участникът е запазил само минимална подвижност на първата става на палеца.
Учените са поставили електромиографски сензор на предмишницата му, за да регистрират активността на мускула flexor pollicis longus, и дори тези много слаби сигнали са били достатъчни, за да активират ръкавицата. По време на тестването системата успешно разпознава намеренията за хващане в приблизително 90% от опитите. С помощта на устройството участникът успява да хване различни домакински предмети, да държи вилица за първи път от четири години и да манипулира малки дървени блокчета. Изследователите са установили още, че само пет минути обучение с помощта на видеоигра, контролирана с палец, значително подобряват способността на човека да хваща
Това демонстрира високата адаптивност на системата, дори при наличие на тежко неврологично увреждане. Според проф. д-р Тобиас Вехтер, невролог в клиниката „Волф“ в Пасауер, технологията може да бъде полезна не само за хора с амиотрофична латерална склероза. В бъдеще подобен екзоглов би могъл да помогне на пациенти с отпусната парализа, включително тези с увреждане на периферните нерви от инциденти с мотоциклети или велосипеди, както и на хора с полиневропатия.
Милена ВАСИЛЕВА
