robogeek.ru

все о роботах и робототехнике

edu.robogeek.ru

все об обучении робототехнике

Экзоскелеты: от поддержания мобильности до управления роботами в космосе (+ видео)

Немало людей во всем мире испытывают трудности в передвижении. Только в Европе более миллиона человек каждый год переносят инсульт, что зачастую приводит к потере подвижности конечностей. Таким образом, восстановление мобильности людей любого возраста – это важная задача с социальной и экономической точки зрения.

Экзоскелеты представляют собой внешние системы для поддержки тела. На первой стадии они используются профессионалами в реабилитационных центрах, где пациентам помогают выполнять упражнения. За счет использования экзоскелетов можно также получить необходимые данные и точно контролировать движения пациентов. Одним из лидеров в этой сфере является швейцарская компания Hocoma, представившая в 2001 году роботизированную беговую дорожку Lokomat, ставшую результатом многолетних исследований в Университетском госпитале Балгрист в Цюрихе. Робот используется для тренировок пациентами, перенесшими инсульт, получившими травмы спинного и головного мозга, страдающими от склероза или болезни Паркинсона. Оборудование состоит из системы поддержки тела, которая позволяет пациентам удерживать собственный вес, беговой дорожки, скоб для передвижения ног и устройства виртуальной реальности. С тех пор компания начала заниматься также лечением болей в пояснице и терапией проблем подвижности рук.

Новая компания Aura Innovative Robotics из Мадридского политехнического университета, в свою очередь, стремится помочь в реабилитации пациентов с травмами плеч. Экзоскелет Orte сможет оценивать степень серьезности травмы и содействовать в выполнении реабилитационных упражнений за счет сенсоров движения и силы. Сесилия Карсия Сена, одна из основателей компании, говорит, что «с помощью подробной костно-мышечной модели руки терапевт может оценить состояние пациента, скорректировать диагноз и составить индивидуальный план реабилитации, за прогрессом которого будет следить робот».

Российская компания «ЭкзоАтлет», которая занимается разработкой и производством медицинских экзоскелетов для реабилитации, в июне этого года получила регистрационное удостоверение Росздрава на свою продукцию (регистрационный номер РЗН 2016/4360). Теперь компания начинает продажи своих экзоскелетов, а также запускает новые клинические исследования в Национальном хирургическом медицинском центре (НМХЦ) им. Н.И. Пирогова.

Футуристическое видение – вывести экзоскелеты из специализированных центров и использовать их в домашней жизни. По докладам проекта MIRAD, такая перспектива связана с трудностями в отношении безопасности, удобства, автономного энергообеспечения, умного динамического взаимодействия с человеком, а также психологических аспектов. Цель проекта – разработать двусторонний активный экзоскелет нижних конечностей для помощи людям с функциональной слабостью. Экзоскелет, помогающий человеку вставать из положения сидя, был недавно испытан в Левенском католическом университете с участием здоровых людей в возрасте старше 65 лет.

Ходьба – это следующая цель проекта SYMBITRON. Команда стремится разработать безопасный персональный экзоскелет, который поможет пациентам с травмами спинного мозга ходить без посторонней помощи, дополняя оставшуюся моторную функцию. Экзоскелет Mindwalker продемонстрировали в лаборатории с помощью шести добровольцев с травмами спинного мозга. Одна из задач проекта – исследовать возможности использования сухой и легкой системы ЭЭГ, которая надевается на голову и считывает мозговые волны, передавая сигналы для управления движениями экзоскелета. Для создания необходимых сигналов использовалась тренировочная среда, воссозданная с помощью механизмов виртуальной реальности.

«У экзоскелетов постоянно появляются новые функции, такие как автономная работа, поддержание равновесия и совместное управление. Соответствующие исследования получают значительную финансовую поддержку от Европейской комиссии через такие проекты, как BALANCE и SYMBITRON, – говорит доктор Ян Венеман из Tecnalia Research and Innovation, а также координатор проекта исследовательской инициативы BALANCE. – После того, как Управление по контролю качества пищевых продуктов и медикаментов США одобрило применение некоторых автономных экзоскелетов в домашних условиях в 2016 году, представители рынка стали рассматривать эти устройства, как реальность, а не научную фантастику. Этот факт значительно повысил интерес к технологии экзоскелетов и других похожих роботов в разных сегментах рынка».

Экзоскелеты, разумеется, представлены в разных формах и материалах. В рамках Cybatholon, первого чемпионата для спортсменов с ограниченными возможностями, который пройдет в Швейцарии 8 октября 2016 года с участием и российской команды, в гонке с использованием экзоскелетов сразятся как минимум 11 команд. Новейшая тенденция – уходить от громоздких конструкций, так что мягкие экзоскелеты по ощущениям напоминают скорее брюки, а не металлический механизм. Такая система не способна полностью взять на себя функции ходьбы, но она может предоставить дополнительное преимущество людям с ослабленным организмом. В частности, подобные устройства могут предоставить пожилым людям возможность оставаться независимыми. Бионические механизированные брюки – цель проекта совместных разработок ряда британских университетов. Университет Солфорда, в свою очередь, занимается созданием мягкого экзоскелета кисти, который похож на умную перчатку с пневматическими мышцами.

Экзоскелеты также могут стать способом улучшить условия работы для представителей отдельных профессий. «Боли в пояснице – это вторая причина отсутствия на рабочем месте, после простуды – речь идет о 15% больничных и сотнях миллионов потерянных рабочих дней каждый год». Экзоскелет позвоночника Spexor предназначен для предотвращения болей в пояснице и облегчения процесса возвращения на работу для сотрудников, получивших травмы. В отличие от большинства экзоскелетов, предназначенных для сохранения мобильности конечностей, этот робот поддерживает позвоночник. Проект начался в январе 2016 года, поэтому пока он находится на ранней стадии разработок.

Увидев хорошую возможность, швейцарский стартап Noonee начал исследования по улучшению условий работы с помощью системы Chairless Chair. Разработка представляет собой сидячий экзоскелет для людей, которые работают на линии производства. Экзоскелет надевается на ноги, предоставляя свободу передвижения, но все же поддерживая тело достаточно, чтобы избежать повторяющейся нагрузки и проблем со здоровьем, связанных с таким типом работы. В прошлом году экзоскелет испытали с помощью немецкого автопроизводителя Audi.

Другой экзоскелет, который испытывают в автомобильной отрасли, это модель ABLE для верхних конечностей – она применяется на заводах PSA Peugeot Citroen и продается компанией Haption. Робота разработали во Французской комиссии по атомной энергии, чтобы компенсировать нагрузку на руки. Команда ABLE также показала экзоскелет нижних конечностей в рамках выставки роботов Innorobo в этом году, его продает компания RB3D.

Наконец, экзоскелеты используются для интуитивного дистанционного управления механическими манипуляторами в отдаленных и опасных районах. Устройство X-Arm-2 Exoskeleton было разработано Европейским космическим агентством для управления эргономичным тактильным роботом. Отдача и реакция робота направляются оператору для улучшения контроля. Сейчас рассматривается возможность применения таких систем в роботизированной хирургии или ядерной сфере, где необходимо точное управление.

В целом, задача подобных разработок – предоставить людям не сверхспособности, а мобильность тем, кто в ней нуждается, улучшенные условия работы и новые возможности дистанционного управления. В этой сфере все еще есть множество трудностей, однако понимание базовой биомеханики, интерфейсов и контроля сложных систем постоянно улучшается.

Комментарии

(0) Добавить комментарий

Есть вопрос по робототехнике? Не можете найти робота для своих нужд? Пишите нам!

Для обратной связи укажите ваш E-mail, он будет доступен только администратору. Так вы сможете оперативно узнать, когда ответ на ваш вопрос будет опубликован