Перспективная разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В современном мире существует два основных типа протезов для людей, утративших конечности. Первый — косметический, воссоздающий только внешний вид руки. Второй — механический, обладающий базовыми функциями и требующий физических усилий пользователя.
Инновационные бионические протезы представляют собой принципиально новое решение. Они функционируют благодаря взаимодействию электроники с биологическими сигналами организма. Мышечные сокращения генерируют импульсы, которые обрабатываются микропроцессором и преобразуются в конкретные движения протеза. На данный момент производством таких устройств занимаются единичные компании, а их массовому распространению препятствуют сложность изготовления и высокая стоимость.
Современные аддитивные технологии открывают новые возможности для быстрого и экономичного производства сложных изделий. Технология 3D-печати, основанная на послойном нанесении материалов, уже доказала свою эффективность во многих отраслях. Теперь эта инновация успешно внедряется и в сферу протезирования.
Талантливый студент Пермского Политеха успешно разработал бионический протез руки, используя 3D-печать и программируемую платформу. Инновационный прототип включает в себя пластиковый корпус, оснащенный сервоприводами для движения пальцев, систему тактильной обратной связи с вибромотором и датчики электромиографии для считывания мышечных сигналов.
В основе проекта лежит многофункциональная платформа Arduino, идеально подходящая для создания роботизированных систем. Центральным элементом выступает компактный микроконтроллер — миниатюрный компьютер, оснащенный процессором, памятью и периферийными устройствами. Эта платформа была выбрана благодаря широкой доступности комплектующих и богатому программному обеспечению.
Система работает следующим образом: электроды, подключенные к специальному блоку с датчиками электромиограммы, фиксируются на руке пользователя. Микроконтроллер анализирует поступающие биосигналы и активирует сервоприводы, приводящие в движение пальцы протеза. При контакте с предметами срабатывают встроенные кнопки, активирующие вибрацию в браслете — так создается имитация осязания. Протез может работать в двух режимах: полное движение кисти или управление только большим и указательным пальцами.
По словам научного руководителя проекта Елены Кротовой, созданный прототип успешно справляется с поставленными задачами, обеспечивая базовую моторику и тактильную обратную связь. Дальнейшее развитие проекта открывает широкие перспективы как для бионических технологий, так и для применения 3D-печати.
Создатель протеза Андрей Сырвачев планирует усовершенствовать конструкцию, сделав ее более эргономичной. В числе планируемых улучшений — интеграция нейроинтерфейса для более точного считывания сигналов непосредственно от мозга. Конечная цель — создание легкого, автономного и полностью функционального устройства.
Этот амбициозный проект демонстрирует огромный потенциал российского протезирования. Доступная технология производства функциональных протезов поможет людям с ограниченными возможностями вернуться к активной жизни и профессиональной деятельности.
Источник: naked-science.ru
