13.04.2016

Российские роботизированные экзопротезы станут серийными уже в 2017 году

bink-ts-big_0.jpg

Техносфера уже рассказывала о серьезном прогрессе, которого добились российские ученые в разработке роботизированных экзопротезов с использованием разработанной в нашей стране технологической базы. По данным разработчиков из Института электронных управляющих машин имени И.С. Брука, до запуска в серию таких устройств остается менее 1 года. Сегодня мы расскажем вам о том, что создано нашими учеными – приготовьтесь к длинной, но очень интересной истории.

В ожидании прорыва

Итак, российские роботизированные экзопротезы начнут собирать в первой половине 2017 года. Испытания таких устройств для протезирования и реабилитации больных с различными моторными нарушениями проходят успешно, и разработчики говорят о следующем этапе проекта – создании полнофункционального экзоскелета (его прототип в России начали испытывать в 2015 году). Отметим, что изначально старт серийного производства роботизированных экзопротезов был запланировано на 2016 год. Разработчики не сообщают причину небольшого сдвига по времени реализации этого по-настоящему революционного проекта. Расскажем об его составляющих подробнее:

В «максимальной комплектации», если можно так выразиться, российский роботизированный экзопротез это - бионическая интеллектуальная нижняя конечность или БИНК, обеспечивающая наиболее полное восполнение функций нижних конечностей, утраченных вследствие ампутации. Это действительно оригинальная российская разработка, не имеющая стопроцентных аналогов.

Русский БИНК и его элементы

БИНК является первым полностью активно-ассистивным протезом бедра, в котором реализуется синергетический эффект от совместного применения модуля коленного КИМ-21 и модуля стопы КИМ-10. Наиболее ярко этот эффект выражен при подъеме по лестнице пользователей с короткой культей бедра или c низкими физическими возможностями. При использовании «традиционных» протезов такие пользователи поднимаются по лестнице «приставным» шагом, а в случае использования БИНК возможен нормальный тип движения – попеременный шаг.  В фазе переноса сокращается функциональная длина БИНК за счет поднятия носка модуля стопы КИМ-10 и сгибания модуля коленного КИМ-21. При контакте БИНК с поверхностью ступени модуль стопы возвращается в нейтральное положение, а модуль коленный КИМ-21 выполняет активное разгибание, тем самым помогая пользователю подниматься. 

bink-ts.jpg

Система управления БИНК гибко сочетает командное управление пользователем и автоматизированное управление, при этом приоритетной задачей является безопасность пользователя. Такое решение дает пользователю возможность не «задумываться» над тем как выполнить движение, но в тоже время дает возможность непосредственно влиять на параметры функционирования своей бионической интеллектуальной конечности. Ресурса аккумулятора БИНК хватает на день функционирования в нормальных условиях. В случае разрядки аккумулятора пользователь может оперативно заменить его на запасной, который входит в комплект поставки. БИНК предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-3.

Коленный модуль КИМ-21 (КИМ = компьютеризированный интеллектуальный модуль). В отличие от всех предыдущих коленных модулей, осуществляющих сгибание и разгибание под действием инерционных и внешних сил, КИМ-21 может сгибаться/разгибаться за счет встроенного привода с собственным источником питания, реализуя функции не только коленного сустава, но и функцию мышц сгибателей/разгибателей коленного сустава. В результате пользователь получает активную помощь от модуля коленного КИМ-21 в наиболее сложных для него ситуациях, таких как: подъем по лестнице; вставание из положения сидя; перешагивание препятствий. 

kim-21-ts.jpg

Это снижает компенсаторные нагрузки на здоровую конечность, что в свою очередь увеличивает свободу и комфортность передвижений. Для безопасности и комфорта пользователя при длительном стоянии в модуле реализован механизм автоматической блокировки сгибания. Модуль коленный КИМ-21  непрерывно отслеживает скорость движения, тип поверхности и особенности движений пользователя, обеспечивая наиболее естественную походку. При разрядке аккумулятора, КИМ-21 продолжает обеспечивать безопасность передвижения. 

Модуль коленный КИМ-21 предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-4.

КИМ-20 – бионический коленный модуль, сочетающий в себе естественность движений с одной стороны, а с другой стороны невысокую массу и цену. В основе коленного модуля лежит надежное, проверенное временем решение на основе управляемой гидравлики. Интегрированная система управления обеспечивает пользователю защиту от неконтролируемого сгибания в любых условиях. Модуль КИМ-20 может длительное время работать без подзарядки аккумулятора, что дает пользователю широкую свободу перемещений. В случае разрядки аккумулятора модуль перейдет в экономичный режим работы, что позволит пользователю в безопасном режиме добраться до зарядного устройства. 

kim-20-ts.jpg

Модуль коленный КИМ-20 предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-4. КИМ-20 полностью совместим с модулем стопы КИМ-10.

Модуль стопы КИМ-10. Первый отечественный бионический активно-ассистивный модуль стопы, предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне голени и бедра и с уровнем активности 2-4. При ходьбе на протезе, в состав которого входит модуль стопы КИМ-10, пользователю в большинстве случаев нет необходимости «задумываться» как ему сделать следующий шаг – композитная стопа обеспечит устойчивость на мелких неровностях поверхности, а встроенный микропроцессор на основании сигналов с датчиков обеспечит изменение угла голеностопного шарнира в соответствии с наклоном опорной поверхности. Применение композитной стопы позволяет эффективно запасать энергию при контакте с поверхностью и отдавать энергию в момент отталкивания, что приводит к снижению затрат энергии пользователя, расходуемой на ходьбу. Модуль КИМ-10 обеспечивает защиту пользователя от спотыкания – в переносной фазе цикла шага осуществляется поднятие носка стопы, аналогично тому, как это происходит у естественной стопы. 

kim-10-ts.jpg

КИМ-10 прост и комфортен в эксплуатации. Пользователю больше не нужно беспокоиться при смене обуви – модуль осуществит автоматическую подстройку под высоту каблука. Все это позволяет человеку перенесшему ампутацию нижней конечности наиболее полно вернуться к привычной для него жизни.

Завершает этот увлекательный рассказ о составляющих русского технологического чуда в сфере экзопротезирования еще один компонент, разработанный в рамках проекта - Бионический роботизированный модуль локтя  КИМ-30. Он предназначен для протезирования пациентов с ампутацией на уровне плеча. КИМ-30 наиболее полно восстанавливает функции утраченного локтевого сустава. Пользователь осуществляет управление сгибанием и разгибанием КИМ-30, напрягая и расслабляя сохранившиеся мышцы плеча, причем имеет возможность не только осуществить сгибание на определенный угол, но и контролировать скорость перемещения. В движении локтевой модуль практически бесшумен, может «поднимать» груз и обеспечивать бесступенчатую фиксацию с возможностью удержания груза. КИМ-30 обеспечивает защиту пользователя от опасных нагрузок – в случае превышения допустимой нагрузки КИМ-30 осуществляет плавное разгибание/сгибание. Кроме этого КИМ-30 предоставляет пользователю возможность поворота предплечья относительно плеча в ручном режиме. Размеры модуля позволяют его скрыть под косметической оболочкой. Все это обеспечивает пользователю естественность и простоту при эксплуатации модуля локтя КИМ-30.

 

Нравятся наши материалы? Вы можете помочь проекту!

1