Бионический протез руки — различия между версиями

Версия 17:39, 8 сентября 2015

Актуальность

Основными органами человеческого организма, позволяющими воздействовать на окружающую среду, являются руки. Утрата одной конечности приводит к большому дискомфорту в ведении повседневной жизни. Утрата обеих конечностей делает человека не дееспособным. В связи с этим, задача по возврату утраченной конечности представляет большую актуальность. При современном развитии науки и техники наиболее возможным вариантом представляется создание электромеханических протезов, по внешнему виду и функционалу походящих на природные конечности.

Целью данной работы является разработка бионического протеза, позволяющего частично возмещать функции утраченной конечности; организация системы управления на основе регистрации мышечной активности; организация системы управления на основе определения ориентации протеза в пространстве, организация тактильной обратной связи. Используются технологии 3D печати и передовые достижения технологий МЭМС.

Цели и задачи

Электромеханический протез руки, управляемый по средствам регистрации мышечной активности. Протез включает в себя кисть, предплечье и систему управления. Обладает следующими техническими характеристиками: естественный внешний вид (силиконовое, коже подобное покрытие), прочный каркас (из современных высокопрочных пластиков), шесть степеней свободы (независимые движения пальцев, вращение кисти), время работы не менее 12ти часов, электромиографическая система управления.

Механика руки

Система управления на основе акселерометра и гироскопа

Управление протезом осуществляется при помощи 6-ти осевого датчика (3х осевой акселерометр + 3х осевой гироскоп), вмонтированного в корпус руки. Принцип управления следующий: при помощи алгоритма DCM []. происходит определение наклона руки относительно линии горизонта (тангаж) и угла поворота вокруг собственной оси (крен). Отсчет ведется относительно начального положения руки (в момент включения). Если тангаж положителен – рука производит хватательное движение. Если тангаж имеет отрицательное значение, то рука разжимается. Крен можно использовать для совершения вращательного движении, например, при отведении локтя в право или влево будет происходит вращение руки по часовой или против часовой стрелки. Также для управления можно независимо использовать акселерометр. Например, при резком и коротком движении вниз, рука будет совершать хватательное движение, при аналогичном движении вверх – будет разжиматься.

На практике был применен только первый из описанных методов (управление по тангажу). Результат оказался положительным, пациент смог совершать манипуляции с предметами (использовать протез для удержания предметов).

Система управления на основе МИО датчиков

Результаты

Поддержка проекта

• СПбПУ Петра Великого
  • Фаблаб Политех
  • Кафедра теоретической механики
• Лаборатория НМСТ (Нано-микросистемной техники)
• Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт имени профессора А. Л. Поленова

Команда

• Руководитель проекта: Олег Ковалев

• Научный руководитель проекта: Антон Кривцов

• Специалист по НМСТ (нано-микросистемной технике): Акульшин Юрий Дмитриевич.

• Специалист по 3D прототипированию: Дайнис Дзенушко

Контактная информация

E-mail: kovalev.oleg.o@gmail.com

Phone: +7 951 656 82 88