У Перм'ї створили прототип біонічної руки людини.

Дослідження проведене в рамках програми стратегічного академічного лідерства «Пріоритет 2030».

Люди, які втратили кінцівку, можуть замінити її або косметичним протезом, що лише імітує зовнішню оболонку, або механічним, який має мінімальну функціональність і контролюється зусиллями самого людини.

На відміну від них, біонічні протези управляються електронікою та біопотоками людини. За допомогою сигналу, що виникає від скорочення м'язів, інформація передається на мікропроцесор, в результаті чого протез виконує певний жест або захват. Їх розробкою у світі займається лише кілька закордонних і російських компаній. Активне впровадження таких пристроїв у широкі маси обмежене через високу трудомісткість та вартість матеріалів і виробництва.

Завдяки адитивним технологіям можливо відтворити виріб будь-якої складності за короткий час і за значно нижчу вартість. 3D-друк полягає у послідовному наплавленні металу або полімеру один на одного за заздалегідь розробленою моделлю. Наразі така технологія широко поширена у машинобудуванні та інших галузях промисловості, проте у сфері протезування вона зарекомендувала себе порівняно недавно.

Студент Пермського Політеху займається розробкою біонічного протеза руки з використанням програмно-апаратної платформи та 3D-принтера. Готовий прототип надрукований з пластику і містить світловоди, які приводять пальці руки в рух, кнопки та браслет з вібромотором для імітації тактильних відчуттів, а також датчики електроміографії, що визначають електричні імпульси від скорочення м'язів.

Платформа Arduino дозволяє створювати різні електронні пристрої у сфері робототехніки та автоматизації. В її основі лежить мікроконтролер — мініатюрний комп'ютер з власним процесором, пам'яттю та периферією, який керує всіма діями пристрою, отримуючи дані від датчиків. За словами розробника, така платформа обрана через її поширеність, доступність комплектуючих, а також різноманітність програмного забезпечення.

«З датчиків електроміограми, що знаходяться в окремому кейсі, тягнуться проводи з електродами, які закріплюються на руці людини. Після обробки отриманих імпульсів мікроконтролер запускає сервоприводи, які приводять у рух пальці протеза. А встановлені в них кнопки при натисканні запускають вібрацію в браслеті, таким чином сигналізуючи про дотик до предмета. Також у кейсі встановлена кнопка для перемикання режиму роботи протеза: перший приводить у рух всю кисть, другий запускає лише вказівний і великий пальці», — пояснює Андрій Сирвачева, студент кафедри «Інформаційні технології та автоматизовані системи» ПНІПУ.

«Розроблений прототип відповідає поставленим завданням: частково відновлює функції кисті людини та імітує тактильні відчуття. Подальша доопрацювання протеза та його реалізація в якості готового продукту представляє безсумнівний інтерес не тільки в плані створення і впровадження біонічних технологій, але й розвитку можливостей 3D-друку», — поділилася Олена Кротова, доцент кафедри «Вища математика» ПНІПУ, кандидат фізико-математичних наук.

«В подальшому хотілося б удосконалити корпус протеза, зробити його конструкцію більш ергономічною. Також замінити датчики електроміографії на нейроінтерфейс, щоб отримувати більш точні сигнали безпосередньо з мозку. Фінальну версію протеза я бачу як повністю готовий до застосування після виробництва, легкий та автономний продукт, який покращить життя багатьох людей», — розповідає Андрій Сирвачева.

Робота студента Пермського Політеху демонструє великий потенціал для зростання вітчизняного протезування. Проста та доступна технологія створення функціональних протезів дозволить людям з обмеженими можливостями повернутися до повноцінного життя, в тому числі на робочі місця.