Исследователи Технического университета Мюнхена (TUM) разработали мягкую пневматическую перчатку, способную восстанавливать способность захвата у людей с парализованными руками. Носимый экзоскелет использует 13 пневматических приводов, которые надувают воздушные камеры вдоль ладони, обеспечивая гибкую поддержку пальцев и запястья.
Система управляется сигналами электромиографии (ЭМГ) от мышц предплечья: алгоритмы машинного обучения анализируют электрическую активность в реальном времени и с точностью до 97% предсказывают намерение пользователя совершить движение. В ходе испытаний участник с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) впервые за четыре года смог держать вилку и манипулировать мелкими предметами.
В отличие от жестких роботизированных экзоскелетов, перчатка представляет собой легкую тканевую конструкцию с надувными воздушными подушками, расположенными вдоль пальцев и запястья. Точно контролируя давление в каждой из 13 пневматических трубок, система может независимо сгибать и разгибать пальцы, а также помогать вращению запястья. Это позволяет выполнять повседневные задачи, требующие надежного захвата: удерживать чашки, тарелки, столовые приборы и другие предметы домашнего обихода.
Датчики ЭМГ, закрепленные на предплечье, непрерывно регистрируют мышечные сигналы. Алгоритмы машинного обучения интерпретируют их, предсказывая намерение захвата до того, как движение начнется. Как только система определяет желаемое действие, она автоматически надувает соответствующие воздушные камеры для помощи в выполнении движения. Встроенные датчики движения дополнительно отслеживают перемещения после захвата, гарантируя, что перчатка сохраняет достаточную силу захвата при переноске объектов, снижая риск случайных падений.
Технология разрабатывалась и тестировалась в сотрудничестве с пациентом с БАС — прогрессирующим неврологическим заболеванием, разрушающим нервные клетки, контролирующие произвольные мышцы. На момент испытаний участник сохранял лишь ограниченную подвижность в первом суставе большого пальца. Даже этих слабых сигналов оказалось достаточно для запуска пневматических подушек.
Система успешно распознавала желаемый захват примерно в 90% случаев, позволяя пациенту поднимать обычные предметы и манипулировать блоками. Исследователи также обнаружили, что всего пять минут тренировки с видеоигрой, управляемой большим пальцем, значительно улучшили навыки захвата.
Перчатка поможет людям с вялым параличом, в том числе тем, кто получил повреждение периферических нервов в результате аварий на мотоциклах или велосипедах, или пациентам с полинейропатией, — заявил профессор Тобиас Вэхтер, невролог из клиники Пассауэр Вольф.
Мягкая тканевая конструкция и недорогие материалы делают технологию значительно более доступной, чем традиционные роботизированные реабилитационные устройства, что открывает перспективы для повседневного использования.
Читайте также нашу статью о том, как итальянцы создали экзоскелет для музыкантов.
Источник: hi-tech.mail.ru