Экзоскелет для лодыжки
Оригинальный источник (IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering)
https://ieeexplore.ieee.org/document/8667351/keywords#keywor...
Инженеры разработали экзоскелет для лодыжки, который не требует источника питания и обладает небольшими размерами, благодаря чему помещается под штанину, что, по мнению авторов, повышает шансы на использование технологии в реальности. Статья опубликована в IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.
Как правило, большинство современных разработок в области экзоскелетов посвящено усилению какой-то конкретной части тела (полноразмерные экзоскелеты, такие как Guardian XO, — скорее исключение). Например, экзоскелет для ног может облегчить ходьбу, что может быть актуально для почтальонов, работников торговли, солдат и даже для пожилых людей. Впрочем, когда речь идет о гражданском применении медицинских приспособлений, непривычный внешний вид может отпугнуть от людей от повседневного использования (дизайнеры пытаютсясделать симпатичнее даже пробки для колостомы).
Инженеры во главе с Карлом Зеликом (Karl E. Zelik) из Университета Вандербильта решили эту проблему, разработав компактный экзоскелет для лодыжки, который при этом не требует источника энергии. Авторы статьи считают, что сочетание этих двух параметров очень важно для использования подобных устройств в реальной жизни (стоит отметить, что другие другие примеры экзоскелетов для лодыжки действительно могутбыть массивными и нередко требуют отдельно крепящегося аккумулятора).
Разработчики использовали классическую для такого экзоскелета схему — голень соединяется со стопой через пружину и при шаге вперед голень тянет стопу, облегчая подошвенное сгибание голеностопного сустава. При этом в своей версии экзоскелета инженеры доработали классическую конструкцию и предусмотрели сцепление: конец троса спрятан в двойной подошве и соединен со скользящей вкладкой, в итоге экзоскелет работает только тогда когда нога нагружена, — то есть именно тогда, когда это нужно. Когда же нога выносится вперед, вкладка свободно скользит и трос не ограничивает естественное движение конечности.
«Наша конструкция легкая, незаметная, тихая и не нуждается в моторе и батарейках, дешева в производстве и адаптируется под разную скорость ходьбы, помогая мускулам лодыжки», — приводитслова Карла Зелика пресс-служба Университета Вандербильта.
В прошлом году иранские инженеры разработали пассивный экзоскелет, который снижает энергозатраты при беге. Сравнение бега в двух режимах показало, что надетый экзоскелет позволяет снизить энергозатраты на 8 ± 1,5 процента. Разработчики отмечают, что это примерно равнозначно тому, что человек с массой 75 килограммов сбросил бы шесть килограммов.
Николай Воронцов (N+1)
Скопипастил тут https://m.vk.com/@-63337812-ekzoskelet-dlya-lodyzhki-spryata...
Восстановить движение конечности можно с помощью простой линейной модели
Учёные из МФТИ разработали модель прогнозирования траектории движения руки на основе сигналов, снимаемых с поверхности коры головного мозга. При этом используются линейные модели. По сравнению с нейросетевыми моделями, они требуют от процессора меньших объёмов памяти и вычислений. Это даёт возможность совместить процессор с датчиком и расположить его в черепной коробке. Упрощение модели без потери точности прогноза позволяет оперативно реагировать на изменение сигналов мозга. Такой шаг приближает возможность создания полноценного экзоскелета для потерявших возможность самостоятельно передвигаться людей. Работа опубликована в Expert Systems with Applications, ведущем журнале в области искусственного интеллекта.
При повреждении спинного мозга сигналы головного мозга, управляющие движением конечностей, не доходят до мышц. Человек теряет возможность самостоятельно двигаться. В таком случае требуется снимать сигналы головного мозга, декодировать их, прогнозируя движение конечностей, и передавать управление на экзоскелет. Для лучшего качества снимаемого сигнала считывающий датчик устанавливается непосредственно на поверхность коры головного мозга.
В ходе хирургической операции на поверхность моторной зоны коры головного мозга установили считывающий датчик c электродами. Он питается от компактной батарейки c беспроводной зарядкой. В нём есть процессор, обрабатывающий сигналы датчика, и радиопередатчик, передающий результаты обработки. Устройство нагревается в процессе работы, что становится ощутимой проблемой, когда оно находится на поверхности головного мозга. Появляется ограничение на вычислительную мощность устройства.
Рисунок: эксперимент, в котором пациенты перемещали три блока вдоль граней квадрата 25 см × 25 см один за другим (Nakanishi, 2013). Дизайнер — Lion_on_helium, пресс-служба МФТИ
Но мало получать адекватные сигналы головного мозга. Нужно научить искусственные конечности выполнять соответствующие этим сигналам действия. Для этого необходимо восстановить ожидаемые движения конечностей по сигналам электрокортикограммы. В этом и заключается цель обработки сигналов. Группа Вадима Стрижова из МФТИ занимается прогнозированием траектории движения руки по электрокортикограмме. Решение этой задачи необходимо для создания экзоскелета для потерявших способность передвигаться пациентов. Для управления экзоскелетом человеку нужно представлять себе естественное движение своих конечностей.
«Двигаясь и получая отклики от окружающей среды, человек учится. Структура его мозга изменяется. Появляются новые связи, модель устаревает. Мы должны предложить такую модель, которая изменяет свою структуру согласно изменениям структуры головного мозга. Это нетривиальная задача, мы работаем над её решением», — делится планами Вадим Стрижов.
Подробнее — здесь.
Экзоскелет из углепластика облегчит жизнь грузчиков
Экзоскелеты в последнее время перестали быть научной фантастикой и даже вполне себе серийно выпускаются, но обычно они работают от аккумуляторов, что не всегда удобно. Теперь для грузчиков сделали экзоскелет, который работает исключительно за счет упругости углепластиковых «рессор»
Как подготовить машину к долгой поездке
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Экзоскелет ReWalk для парализованных людей, поступил в свободную продажу в США.
После повреждения спинного мозга в мире останется всего лишь несколько фраз, которые могут расстроить вас еще сильнее, чем фраза: «Он/она никогда больше не сможет ходить». Но благодаря технологиям эта фраза в скором времени, вполне возможно, станет произноситься гораздо реже. Дело в том, что бионический костюм ReWalk, вспомогательный экзоскелет, дающий возможность людям с серьезными повреждениями спины снова ходить, на днях получил полное одобрение на продажу Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA).
1. «Инновационные устройства, такие как ReWalk, прошли немалый путь к одобрению и возможности помогать людям с нарушениями и повреждениями спинного мозга», — отмечает директор отдела комиссии FDA Кристи Форман.
2. «Наряду с физической терапией, тренировками и помощью со стороны лиц, осуществляющих уход за пациентами, люди получат возможность использовать эти устройства для того, чтобы снова начать ходить в своих домах и социуме».
Возможно, вы помните историю парализованной британки Клэр Ломас, которая в 2012 году принимала участие в марафоне в одном из экзоскелетов ReWalk, специальном моторизированном каркасе, управляемом сенсорами движения и компьютерами? А между тем эта система была изобретена еще в 1997 году Амитом Гоффером, израильским инженером, который сам оказался парализованным в результате аварии на квадроцикле.
К сожалению, костюм подходит для использования не при всех видах спинных травм. Человеку как минимум необходимо использовать свои руки и плечи. По этой же причине сам создатель этого экзоскелета не может его использовать. Но благодаря своей без лишней скромности бесконечной человечности, огромному количеству людей на Земле такие люди, как Гоффер, дают шанс, которого у них самих нет. Одним из первых людей в США, кто получит ReWalk станет морской офицер и капитан Дэрек Херрера, страдающий параличом нижних конечностей. Для возможности использования экзоскелета он уже прошел специальную подготовку.
Пожалуй, единственным недостатком ReWalk является его весьма немалая цена. В продаже экзоскелет будет предлагаться за 69 500 долларов. Однако создатели ReWalk стараются найти поддержку со стороны страховых компаний.
«ReWalk в настоящий момент ведут переговоры со страховыми и другими организациями по предоставлению социальной помощи, чтобы как можно больше нуждающихся в этом экзоскелете людей смогли себе его позволить», — поделился в интервью портала Gizmodo представитель компании-разработчика.