Основна проблема управління ними зводиться до того, що шкірні сенсори здатні вловлювати імпульси генеруються групою м’язів, а не однієї конкретної. В результаті чого функціональність пристроїв неповноцінна і викликає процес тривалої адаптації.
Сьогодні одним з найбільш перспективних напрямків, на думку більшості провідних фахівців, вважається застосування високоточних сенсорних технологій, що дозволяють управляти виконавчими механізмами свідомо – а в ідеалі «силою думки»!
Така концепція вже успішно підтвердила свою реалізацію в розробках верхніх кінцівок, але перспективи можливості її застосування по відношенню до нижніх – не обнадіювали.
Вся справа в тому, що управління верхніми – здійснюється більш свідомо, бо всі дії досить координовані і здійснюються головним мозком.
Нижніми – процеси управління відбуваються менш усвідомлено, практично на рефлекторному рівні у вигляді команд посилаються спинним мозком.
Давайте спробуємо розібратися – чого варто очікувати в найближчому майбутньому, і які досягнення передових технологій доступні вже сьогодні?
Частина 1
DARPA інвестує в перспективу!
Агентство DARPA виділило грант у розмірі $2.500.000 групі дослідників НДІ Лернера клініки в Клівленді в рамках ініціативи – програма HAPTIX «Сенсорні інтерфейси».
Її мета – домогтися гранично реалістичних відчуттів, оптимальної взаємодії і найбільш ефективного управління протезами шляхом безпосереднього підключення до нервової системи користувача.
Фахівці мають намір розробити набір показників результативності для найбільш значущих і передових рішень, які здатні в корені змінити підхід до способів протезування.
Кібернетичний імплантат
«Розумна біонічна кінцівку» керована мозком здатна в реальному режимі часу самостійно приймати рішення про необхідні дії та настройках, для досягнення максимального комфорту, швидкості реакцій та ефективності в повсякденному використанні.
В основі розробки – інноваційна система управління з мікроєлектричними сенсорами IMES (розміром з сірникову голівку), имплантируемыми в м’язові тканини кукси.
Обробка і бездротова передача сенсорних імпульсів здійснюється мікропроцесорами через вбудований ресівер, сигнали якого подаються спинним мозком, забезпечуючи швидку реакцію і природні рухи – практично на рівні підсвідомості.
«Реалізований інтегрований процес управління кібернетичним імплантатом є «інтуїтивним». Підсвідомі інстинкти перетворюються у імпульсне керування на миоэлектрическом рівні, в результаті чого повністю відсутня необхідність у плануванні навмисних дій», – заявляють розробники проекту з компанії Ossur (Ісландія).
Інтуїтивна адаптація
«CYBERLEGs» – кібернетичний апаратний комплекс, що представляє собою певний симбіоз «розумною» взуття, з системою датчиків і інерційних вимірників, роботизованою кінцівки, і спеціальних програмних алгоритмів, здатних прораховувати передбачувані руху і адаптивно на них реагувати.
Він здатний інтуїтивно розпізнавати наміри, розпочати ходьбу, вставати і сідати, відповідно поведінкових реакцій, властивих даній конкретній людині, і адаптуючись, виконує необхідну підтримку кожного наступного дії. Максимальної ефективності, в найбільш важких випадках – сприяє задіяння кульшового екзо скелета.
Фінансова підтримка Єврокомісії залучила до участі в розробці провідних фахівців Словенії, Італії і Бельгії.
Роботизовані руки
Фахівцям Лабораторії прикладної фізики Джона Хопкінса вдалося створити повноцінну заміну повністю ампутованих рук з допомогою роботизованого протеза.
Для цього їм довелося здійснити відносно нову хірургічну операцію, в ході якої нервові закінчення пацієнта були «з’єднані» з протезами. Потім був тривалий процес навчання уявному управління пристроєм, адаптації та звикання, внаслідок чого людина – став на крок ближче до нормального життя.
Остеоінтеграція
«Остеоинтеграционная система» – це, мабуть, найбільш вдалий приклад синергії біологічного тіла, машини і мехатроніки, значно розширює ступінь свободи.
Розробка, вживлена в тіло методами хірургії – характеризується високою стійкістю до зовнішніх факторів і досить точною координацією зусиль і рухів завдяки прямому контакту з «системою біологічного управління» підкоряється уявним командам пацієнта.
Рішення дозволяє самостійно впевнено справлятися з багатьма щоденними операціями: распаковыванием їжі, зав’язуванням шнурків, взаємодією з побутовими приладами та обладнанням.
В даний час зусилля команди розробників (Технічний Університет Чалмерса, Швеція), спрямовані на відновлення природних тактильних відчуттів», що надходять безпосередньо від протеза.
Продовження далі – частина 2.