Общее назначения экзоскелетов — усилить физические возможности человека с помощью внешних устройств. Существующие сейчас системы такого типа основаны на копировании движений. При этом наиболее слабо проработанная область — нейромышечный интерфейс и усилители, которые не просто копируют движение человека, но считывают сигналы с мышц и формируют команды управления.
«Экзоскелеты «ассистирующего» типа могут применяться на промышленных предприятиях — чтобы человек мог выполнять тяжелую работу, не выходя за рамки своих физических возможностей. В спорте и фитнесе модуль, встроенный в экзоскелет, сможет заменить массивные тренажеры. Антропоморфные тренажеры нового поколения смогут препятствовать выполнению движений, создавать нужную нагрузку для конкретного человека. В медицине роботизированные комплексы будут помогать в реабилитации пациентов и выполнении сложных операций», - комментирует разработку ректор СибГМУ, доктор медицинских наук Ольга Кобякова.
«Если, например, человек собирается поднять что-нибудь тяжелое, по сигналу с мышц оценивается сила, которую он планирует приложить, направление движения. Эта информация преобразуется, чтобы внешнее устройство выполнило действие с пропорционально увеличенным усилием», — объясняет заведующий кафедрой медицинской и биологической кибернетики СибГМУ Константин Бразовский.
Одна из основных задач в рамках проекта - разработать умную« начинку, которую можно будет встроить в систему экзоскелета.
«Мы будем создавать антропоморфный нейромышечный усилитель, контролируемый с помощью мозга, - объясняет руководитель научно-исследовательского центра «Системы искусственного интеллекта и нейротехнрологии» СГТУ Александр Храмов. – Этот специальный модуль сможет улавливать момент нагрузки в мышцах человека, а затем преобразовывать эти сигналы в сигналы управления элементами экзоскелета. Пока существуют только лабораторные образцы таких устройств, прототипов не создавал никто».
«Есть области, где мы человека не можем заменить, например — хирургия. Идеальный вариант — мозги хирурга и манипуляторы с высокой точностью управления. Мы можем создать экзоскелет верхней конечности, который регистрирует мелкую моторику, и в теории это может быть высокоточное управление механизмами», — комментирует Константин Бразовский.
В рамках совместного проекта, на реализацию которого университеты получат грант ФЦП, ученые СибГМУ должен обеспечить медицинское обоснование. Томские ученые-медики займутся «биомеханикой»: определят, какие мышцы участвуют в движении, как их разгрузить, сделают математические расчеты, создадут модель участка опорно-двигательного аппарата с костями, суставами и мышцами. СГТУ — один из немногих технических университетов, у которого есть опыт обработки биосигналов и создания нейроинтерфейсов — отвечает за эту часть разработки. Индустриальный партнер проекта — томская компания «Андроидная техника» — планирует сконструировать и внедрить целую линейку устройств с нейромышечными усилителями. Прототип усилителя СибГМУ и СГТУ должны представить через три года.
