Группа компаний «МЕТИЗ» представила на пресс-конференции в ТАСС первое изделие новой отечественной линейки электронных гидравлических коленных модулей с интеллектуальным управлением. Разработка предназначена для людей после ампутации бедра. Это комплектующее для протеза призвано сделать передвижение на протезе более устойчивым, предсказуемым и безопасным.
Новый коленный модуль объединяет механику, электронику и интеллектуальные алгоритмы. В устройстве есть встроенные датчики, которые в реальном времени анализируют нагрузку, угол сгибания и характер движения пользователя, а система управления на основе этих данных автоматически регулирует сопротивление гидравлики. Благодаря датчикам и алгоритму управления модуль адаптируется к различным повседневным сценариям, например, ходьбе с переменной скоростью по ровной и пересечённой местности, спуску по лестнице и наклонным поверхностям попеременным шагом, движению по пандусам, посадке в автомобиль, езде на велосипеде и даже ходьбе спиной вперёд. Работа такого коленного модуля позволяет человеку не тратить усилия на контроль каждого шага.
Работа над проектом по выпуску новой линейки «МЕТИЗ» проводилась несколько лет и включала разработку механической конструкции, сенсорной и исполнительной систем, встроенного алгоритма управления и мобильного приложения. Новый коленный модуль создавался при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ. Субсидия при его разработке выделялась на создание научно‑технического задела.
Первое изделие новой линейки «МЕТИЗ» относится к мехатронным системам. В устройстве механическая конструкция, гидравлическая система, датчики, исполнительные элементы и система управления работают как единое целое. Такая архитектура позволяет изделию анализировать положение протеза, действующие нагрузки и текущий вид активности, а затем в режиме реального времени адаптировать работу коленного модуля под движение пользователя.
Главная задача устройства — обеспечить безопасность движения. При опоре на протез коленный модуль должен предотвращать непроизвольное сгибание, а во время переноса ноги — снижать риск спотыкания и помогать сохранить естественную траекторию движения.
За адаптацию к движению в электронном модель отвечает сенсорная система, включающая шестиосевой силомоментный датчик, энкодер угла сгибания и модуль определения положения. На основе этих данных система управления определяет наиболее вероятный вид активности и подбирает параметры работы модуля для ходьбы с разной скоростью, движения по лестницам и наклонным поверхностям, посадки, вставания и других повседневных действий. Модуль в протезе рассчитан на пользователей с повседневной и повышенной активностью — от спокойных прогулок до динамичного городского ритма.
Значение высокофункциональных комплектующих определяется не только сложностью применяемых технологий, но прежде всего тем, насколько полно они помогают человеку восстановить утраченные возможности. При этом результат протезирования во многом зависит от того, насколько уверенно человек может использовать изделие в реальных жизненных ситуациях.
«В протезировании важно не только создать технически сложное изделие, но и сделать так, чтобы человек мог доверять ему в обычной жизни. Для пользователя протеза каждый маршрут состоит из десятков небольших ситуаций: выйти из дома, пройти по лестнице, изменить темп, не думать постоянно о каждом движении. Поэтому для нас электронный коленный модуль — это прежде всего технология, которая должна помогать человеку возвращать самостоятельность в повседневных действиях», — рассказал учредитель группы компаний «МЕТИЗ» Николай Ермалюк.
Технические характеристики коленного модуля:
Отдельное внимание при разработке решения было уделено эксплуатации во влажной среде. Коленный модуль имеет степень защиты IP67, что означает полную защиту от пыли и возможность кратковременного погружения в воду на глубину до одного метра продолжительностью до 30 минут. Допускается контакт с пресной, солёной, хлорированной и водопроводной водой. Для использования во влажной среде предусмотрена механическая блокировка модуля в полностью выпрямленном положении. «Для пользователя это не опция, а свобода. Дождь, душ, бассейн, поездка к морю — протез не должен диктовать, куда можно идти, а куда нет», — пояснил Ермалюк.
Настройка модуля выполняется через мобильное приложение. В нём предусмотрены два режима работы — для протезиста и для пользователя.
Первичная настройка модуля проводится протезистом в мастерской совместно с пользователем. Приложение проекта помогает адаптировать параметры работы модуля под индивидуальные особенности человека: походку, длину шага, уровень активности, опыт использования протеза и повседневные маршруты. При необходимости настройки можно скорректировать после начала эксплуатации модуля.
В устройстве используется литий-полимерный аккумулятор. При полностью заряженной новой батарее время работы составляет до трёх дней, полная зарядка занимает около четырёх часов. Зарядное устройство подключается к коленному модулю с помощью магнитного крепления.
«Даже самый технологичный коленный модуль требует индивидуальной настройки и обучения пользователя. У людей отличается походка, длина шага, уровень активности, опыт использования протеза и повседневные маршруты. Поэтому для специалиста важно не просто установить изделие, а подобрать настройки так, чтобы человек постепенно начал доверять протезу и использовать его увереннее в реальных условиях — дома, на улице, на лестнице, в транспорте», — отметил Ермалюк.
Создание первого изделия новой линейки электронных коленных модулей «МЕТИЗ» стало шагом в развитии собственных высокотехнологичных комплектующих для протезирования нижних конечностей — сегмента, где традиционно представлены крупные зарубежные производители. Проект опирается на собственные инженерные и производственные компетенции в области механики, гидравлики, сенсорики, алгоритмов управления и сервисного сопровождения сложных протезных изделий.
Перед первыми рабочими установками модуль прошёл цикл внутренних испытаний. Сейчас компания собирает обратную связь от пользователей и протезистов: эти данные используются для уточнения настроек, развития алгоритмов управления и подготовки следующих версий изделия.
В планах компании — расширение функциональности модуля, повышение степени влагозащиты и дальнейшее развитие линейки интеллектуальных устройств для разных групп пользователей.
Одно из ключевых преимуществ модуля российской разработки — прямая доступность инженеров и сервисной службы. Для сложных электронных изделий важно не только качество самого модуля, но и настройка, сопровождение, диагностика и сервис. Пользователи и протезисты могут оперативно получить консультацию. В случае необходимости замены комплектующих или диагностики устройства не требуется длительного ожидания.
«Для пользователя электронного протеза важно понимать, что за изделием стоит доступная сервисная команда. Возможность оперативной коммуникации со специалистами производителя повышает доверие к технологии и помогает быстрее учитывать практический опыт эксплуатации», — подытожил Ермалюк.
Источник: habr.com