Параметрическую модель кисти человека, позволяющую существенно сократить время изготовления биомехатронных протезов, создали учащиеся опорного вуза ДГТУ Ростова-на-Дону.

Уникальная разработка стала результатом выпускной работы студентов кафедр «Робототехника и мехатроника» и «Приборостроение и биомедицинская инженерия» Дениса Хашева и Юлии Михайлиной. Выпускники разработали технологичную систему, позволяющую сократить время изготовления протеза человеческой кисти до двух-трех дней.

Сейчас на сборку подобных протезов профильные компании тратят от двух недель в зависимости от функциональности искусственной руки и подгона под индивидуальные характеристики человека.

— Наша система позволяет спроектировать протез в кратчайшие сроки так, чтобы он идеально соответствовал здоровой руке. Перестройка модели под конкретного пациента происходит в течение трех часов, — прокомментировал свою разработку Денис Хашев.

Протез, разработанный в ДГТУ, многофункциональный: каждый палец управляется по отдельности, кисть способна удерживать объекты различной формы и воспроизводить жесты. Конструирование протеза с отработкой системы параметризации под индивидуальные характеристики человека заняло около полугода.

— При проектировании протеза мы провели исследование параметров руки человека. У 50 молодых людей в возрасте от 18 до 25 лет обводилась кисть, указывались места сгибов всех фаланг. На основе собранных данных мы вычислили среднее значение каждого из параметров, — пояснила Юлия Михайлина.

Принцип сгиба пальцев протеза основан на тросиковом механизме, конструкция каждого из них имеет два канала, проходящих насквозь через все фаланги. По этим каналам пропускаются тросы, которые с одного конца крепятся на кончиках пальцев, с другой — на шкив сервопривода.

За наклоны и ротацию кисти отвечают двигатели постоянного тока, расположенные на запястье (отвечают за наклон) и в предплечье искусственной руки (отвечают за ротацию).

— Исследовательская работа направлена на ускорение процесса разработки протеза и более эффективную подгонку под индивидуальные антропометрические характеристики каждого человека,– В реальной жизни происходит так: есть определенный стандартный протез, который в течение длительного времени подгоняется под каждого пациента. Работа наших студентов позволяет быстро и эффективно создать 3d-модель и получить максимально индивидуализированный протез, — подчеркнул руководитель научной работы, доцент кафедры «Робототехника и мехатроника» ДГТУ Алексей Лысенко.

Инновационная разработка студентов ДГТУ готова к внедрению в производство. Моделью уже заинтересовалась компания «Моторика», специализирующаяся на производстве протезов.

Протез планируется усовершенствовать в течение года, путем внедрения в него системы управления, основанной на технологиях электромиографии и энцефалографии, позволяющих считывать команды непосредственно из человеческого мозга.

Для справки: Параметрическое моделирование (параметризация) – моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок.

Сервопривод – любой тип механического привода, имеющий в составе датчик и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике согласно заданному внешнему значению.

Электромиография – метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах человека и животных при возбуждении мышечных волокон; регистрация электрической активности мышц.

Энцефалография – метод измерения активности головного мозга.

Шкив – фрикционное колесо с ободом или канавкой по окружности, которое передает движение приводному ремню или канату. Используется как одна из основных частей ременной передачи.