Как экзоскелеты меняют принцип реабилитации

Разбор
40

Изначально экзоскелеты разрабатывались как военная технология. Один из первых роботизированных экзоскелетов — Hardiman от General Electric. Он был придуман для повышения работоспособности людей в конце 1960-х годов: использование увеличивало силу человека в 25 раз. Это была тяжелая конструкция в полный рост. Ходить в Hardiman оказалось невозможно, однако удалось добиться того, что пользователь управлял отдельными суставами экзоскелета. 

Примерно в то же время были предприняты еще две попытки разработать роботизированную систему для помощи людям. Но здесь уже речь шла о лицах с параличом нижних конечностей. В Институте Белграда Миомир Вукобратович начал работу над роботизированным экзоскелетом, который имел по одному пневматическому цилиндру на каждой нижней конечности. Цилиндры приводили в действие бедро и колено.

Успешные испытания прототипа привели к созданию более сложной конструкции с нагрудной пластиной для устойчивости и датчиками силы в ступнях. В этой системе использовались электродвигатели для приведения в действие бедренного и/или коленного сустава экзоскелета. Использовалась батарея, которая позволяла непрерывно ходить до 45 минут. Управление экзоскелетом происходило за счет ручного переключения между режимом остановки и ходьбы. 


Между тем в Университете Висконсина группа ученых работала над другой системой. Специалисты экспериментировали с пневматическими, гидравлическими и электрическими приводами и в конце концов остановились на версии, которая весила более 90 килограммов. Большой вес этой системы, как и в случае с разработкой Вукобратовича, был одной из ключевых проблем. Сюда добавлялись сложности с использованием приводов, стабильностью походки и контролем.

Сейчас экзоскелеты активно внедряются в сферу медицинской реабилитации. Существуют различные версии. Они помогают восстанавливаться после инсульта, травмы, при мышечной слабости и параличе. Если говорить о системах поддержания нижних конечностей, их можно грубо разделить на два типа. Первый подходит для тренировки на беговой дорожке (активная фаза реабилитации), а второй — для реальных условий улицы. Системы могут облегчить задачу передвижения и сохранить тело в правильном положении. 

К примеру, экзоскелет ReWalk поддерживает движение бедер и коленей с помощью электроприводов. Это позволяет людям с травмой спинного мозга самостоятельно вставать, ходить (можно даже менять скорость походки), подниматься и спускаться по лестнице. ReWalk — первый экзоскелет с электроприводом, получивший в Штатах официальное добро для домашнего использования. Притом его успешно применяют и в рамках стационарной реабилитации. Как только человек научился сохранять равновесие, время задержки между шагами сокращается и скорость передвижения увеличивается.

Для сравнения: Ekso GT — это экзоскелетная система с гидравлическим приводом, которая позволяет стоять и ходить с костылями или ходунками. Устройство предлагает тренировать ходьбу в разных режимах: полная, частичная и переменная помощь. Последняя призвана сохранить остаточную функцию мышц — система оценивает собранные данные о походке на каждом шаге и вычисляет степень требуемой помощи.


По мнению экспертов, в ближайшие 10–15 лет еще одним важным направлением развития станет модульная робототехника, в частности, экзоскелеты, созданные для отдельных суставов, а также «мягкая робототехника», в которой используются нежесткие материалы. Важный момент — применение сверхлегких материалов и развитие систем компьютерного анализа, позволяющих экзоскелетам быстро адаптироваться к пользователю и внешним условиям. 


Расскажите друзьям
Комментарии (0)
Опубликовать