Роботизированная система восстановления поврежденных конечностей Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Роботизированная система восстановления поврежденных

конечностей

12 3

Киямов Р. В. , Хмелев Е. А. , Юнусов И. Ф.

1Киямов Раиль Вахитович /Kiyamov Rail Vahitovich - магистрант;

2Хмелев Евгений Андреевич /Khmelev Evgeniy Andreevich - магистрант, кафедра сервиса транспортных систем;

3Юнусов Ильназ Фенисович / Yunusov Ilnaz Fenisovich - магистрант, кафедра информационных систем, Набережночелнинский институт (филиал) Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Набережные Челны

Аннотация: в данной статье рассматривается возможность замены человеческой руки, пальцев полноценным роботизированным протезом. Выявлены актуальность разрабатываемого продукта и уровни управления протезом.

Abstract: this article discusses the possibility of replacing human hands, fingers, full robotic prosthesis. The relevance of the developed product and management levels of the prosthesis are identified.

Ключевые слова: протез, роботизированная рука, человек, управление конечностью. Keywords: prosthesis, robotic arm, human, control of limb.

Данная статья не является рекламой или же маркетинговым ходом. Здесь Вы узнаете основные проблемы, задачи и цели, с которыми сталкивается как разработчик, так и пользователь при создании и использовании протезов.

В современном мире множество тяжелых производств, на которых зачастую происходят чрезвычайные происшествия, влекущие за собой опасные последствия, начиная от легких ран, заканчивая летальным исходом. На многих легких и тяжелых производствах рабочие рискуют своим здоровьем по причине того, что не соблюдают правила безопасности и, тем самым, могут потерять конечности от пальца до всей руки. В случае если такое произошло, человек теряет не только работу, но и способность к нормальному существованию, его уже не возьмут на работу на другое производство, так как большинство предпринимателей не хотят брать на себя такой груз или, как говорят в народе, «обузу», и что приходится делать тогда? Сдаться? Идти на низко оплачиваемую работу или же сидеть на пособии? Предлагаем вашему вниманию решение, которое может не все проблемы, но часть из них точно можно преодолеть.

Система роботизированного протеза - Rootrobocon. Данная система позволит пользователям вести прежнюю жизнь без особых затруднений. Предлагаемое решение заключается в роботизированном протезе, начиная от пальцев, заканчивая полноразмерной рукой.

Было принято делать акцент не на одном уровне управления роботизированным протезом, а на самых актуальных и необходимых.

Использованные уровни управления роботизированным протезом:

1. Управление при помощи джойстика. Данная функция имеет два предназначения:

а) Для управления в режиме дистанционного управления в опасном для здоровья окружении;

б) Для разработки и упражнений поврежденных конечностей или в случае, если конечности потеряли свою дееспособность (при инсультах, повреждениях мышц, повреждении позвоночника или же после операции).

2. Управление с помощью тензорезисторов. Данная система включает в себя протез руки и перчатку на здоровую конечность или же на конечность здорового человека. С помощью данной системы человек не только может разрабатывать свою

| 7 | СОВРЕМЕННЫЕ ИННОВАЦИИ № 9(11) 2016

поврежденную руку, но и также может выполнять операции зеркального повторения здоровой руки, то есть может вести полноценную жизнь без особых затруднений при выполнении повседневной работы.

3. Управление с помощью системы leap motion. Данная система предназначена для того, чтобы человек со здоровыми конечностями мог заниматься с пациентом с поврежденными конечностями, а также сам пациент сможет с помощью здоровой руки обучать свою поврежденную конечность движениям, благодаря тому, что блок памяти запоминает необходимые движения и начинает повторять.

4. Управление с помощью импульсов головного мозга, благодаря прибору MindWave Mobile. При изменении принципа работы данного аппарата можно отправлять импульсы головного мозга непосредственно на управление сервоприводами, тем самым задействовать конечности. Данный способ поможет не только тем, у кого отсутствует одна конечность, но и при полной потере или же параличе.

Новая бионическая рука, которая обрабатывает сигналы мышц с помощью системы MyndPlay Bundle. Принцип данной системы заключается в том, что для управления протезом руки достаточно силы мысли. Для конструирования протеза потребуется набор MindWave Mobile — конструктор для медитации и создания примитивных игр для iPhone, микроконтроллер Arduino, система датчиков и сенсоров, температурные датчики, система взаимосвязанных сервоприводов, распечатанные части протеза руки на 3-d принтере. Arduino - это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор), более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для «physical computing» с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения [1].

После внесения корректировки в программное обеспечение набора, чтобы он отправлял данные не на смартфон, а на протез, появляется возможность выбрать один из видов управления при разработке данного роботизированного протеза. Пользоваться роботизированной конечностью не так просто: стоит носителю немного отвлечься, как она начинает выходить из-под его контроля. Поэтому, чтобы совершать конкретные действия, ему придется сосредоточиться, но данная проблема уйдет со временем, главное - практиковаться.

5. Как и другие миоэлектрические протезы, Rootrobocon использует сигналы, генерируемые мышцами оставшейся части конечности.

При рассмотрении рынка протезов невольно просматривается явное влияние 3 -d печати, и это неспроста, так как материал, который используется для печати, не имеет ограничений. Тем самым, пользователь вправе самостоятельно выбирать, из чего ему печатать и производить протез, будь это дешевый и легкозаменяемый пластик abs или же дорогостоящий и ударопрочный карбон.

Литература

1. Материал «Что такое Ардуино?». [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://arduino.ru/About/ (дата обращения: 08.09.2016).

СОВРЕМЕННЫЕ ИННОВАЦИИ № 9(11) 2016 | 8 |