Новости
21/05/2020
В ОмГТУ разрабатывают технологию для антропоморфных протезов

Аспирант опорного вуза Артемий Кабанов занимается исследованием и разработкой систем сбора и обработки биофизических сигналов.

До сих пор порядка 60-70 % всех компаний, занимающихся выпуском протезов, создают либо косметические, либо тяговые протезы. Также многие производители делают механические системы, которыми человек может управлять вручную, то есть при помощи джойстика или клавиатуры выбирать команду, которую необходимо выполнить протезу. И лишь немногие компании выпускают системы, способные считывать сигналы напрямую с мышц человека. Разработками, которые позволят создать и усовершенствовать такие технологии, занимаются ученые по всему миру, подобные исследования ведутся и в Омске.

Косметические протезы практически не отличаются от тех, что делали, например, в XVI веке. Это почти то же самое, что обычную палку к руке привязать, – поясняет молодой исследователь. – Тяговые протезы похожи на косметические, правда в них могут гнуться несколько пальцев или кисть. Достигается это за счет тросиков, которые протянуты вдоль протеза и прикреплены к плечу. Чтобы сжать кисть человеку необходимо повернуть плечо. Естественно, такие системы не считывают биофизические показатели. Мы разрабатываем программно-аппаратный комплекс, который позволит управлять антропоморфными протезами.

Исследованиями в этой области занимаются во всем мире, поскольку на данный момент существующие системы принятия решений, которые необходимы для помощи пациентам либо не работают, либо отсутствуют. Технологий, позволяющих прикреплять электроды к руке, считывать сигнал напрямую с мышц человека, обрабатывать и делать протезом необходимый жест, мало. Сейчас производители стараются обходить этот недостаток, в то время как ученые ищут пути решения проблемы.

Думаю, мы делаем примерно то же, что и специалисты по всему миру, но так как разработками антропоморфных протезов занимаются в основном коммерческие компании, которые не раскрывают свои алгоритмы, точно сказать не могу, – отмечает Артемий. – При помощи миографии – это метод исследования, при котором несколько контактов прикрепляются к руке, – мы выбираем сигналы, которые затем начинаем исследовать. Узнаем частотные и амплитудные диапазоны этих сигналов, чтобы понять, как подбирать первоначальный усилитель и вообще что за тип сигнала был зафиксирован, поскольку не все они широко исследованы. Мы выбрали миографию, поскольку контакты, считывающие сигналы, затем можно спрятать внутри культеприемной гильзы. Там будет контроллер, – небольшой компьютер на плате, –обрабатывающий все процессы.

Специфика научной работы, проводимой в ОмГТУ, в том, что исследователи обрабатывают считанные с нервных окончаний сигналы при помощи таких математических методов как дискретное и непрерывное вейвлет-преобразование. За счет чего получается считывать необходимый сигнал на фоне шумов и помех, которые накладываются в процессе.

Сейчас наша система позволяет определять 2 основных типа мышечных сообщений: сжатие и расслабление кисти. То есть протез может сжимать и разжимать руку, – поясняет исследователь. – Дальше будем заниматься разработкой алгоритма моделирования. Мало работы ведется в железе, в основном все крутится вокруг моделей и идей. Правильно работающая модель даст большой результат.

Проект «Разработка системы управления антропоморфными протезами с применением адаптивных алгоритмов коррекции дисфункции соматической нервной системы», над которым работает Артемий, выиграл в 2018 году конкурс «УМНИК», и по его завершении молодой ученый планирует заниматься разработкой биотехнических систем. С этой темой также будет связана диссертационная работа, написанием которой сейчас занимается аспирант ОмГТУ.

97

Поделиться: