Разработку системы считывания сигналов с тела, которая позволит людям с ОВЗ более интуитивно и естественно пользоваться протезами рук, начали в Новосибирском государственном университете (НГУ). Прототип планируется представить в 2028-2029 годах, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
По словам одного из разработчиков Александра Сартакова, современные коммерческие протезы управляются за счет напряжения одной двух мышц предплечья, протез переключает режимы по заранее заданной схеме в ответ на сокращение и расслабление мышц. При этом используется лишь малая часть сигнала, который генерируют мышцы, нервная система и движения конечности — обычно считываются только ЭМГ сигналы (электрические импульсы при напряжении мышц антагонистов) по двум каналам: для сгибания и разгибания конечности.
"Обычно это делается с задействованием двух каналов. Один датчик считывает сгибание конечности, а другой — разгибание. Мы хотим увеличить количество каналов и выявить варианты возможности считывания других данных с человеческого тела с использованием ЭЭГ (электроэнцефалографии — прим. ТАСС). Это представляется нам важным, поскольку сама мысль совершить то или иное движение рождается именно в головном мозге человека. В любом случае, чем больше каналов будет задействовано в передаче сигналов, тем больше поступит данных и появится больше возможностей их интерпретации", — приводит слова разработчика пресс-служба.
Планируется, что система будет собирать и объединять сигналы, полученные с тела человека методами ЭМГ и ЭЭГ, и на их основе распознавать, какое движение он желает выполнить. Молодые ученые намерены задействовать от 6 до 18 каналов, передающих сигналы с руки пользователя протеза. При этом предполагается учитывать не только сам факт напряжения определенных мышц-антагонистов, но и его силу (интенсивность), что будет отражаться и на действиях устройства. Например, станет возможным неполное сгибание или разгибание пальцев в той мере, которая требуется пользователю.
Как отмечают в НГУ, сейчас же вследствие ограниченного спектра данных, получаемых с небольшого количества датчиков, в большинстве возможны лишь полные действия — сгибание или разгибание. Но когда данных станет гораздо больше, у устройства появится возможность интерпретировать их разнообразнее и шире. И у протезов появятся новые возможности — "искусственные конечности" смогут принимать промежуточные состояния.
Об особенностях разработки
Система будет состоять из двух компонентов: шапочки с сухими электродами для снятия ЭЭГ сигналов и эластичного браслета с датчиками ЭМГ на руке. Данные по беспроводным каналам будут передаваться на вычислительный модуль (например, смартфон), а оттуда — на протез. Разработчики рассчитывают, что благодаря большему объему информации от датчиков протез станет точнее и функциональнее.
Для очистки сигналов от шумов и адаптации к городской среде планируется задействовать методы машинного обучения. Планируется, что на создание прототипа потребуется 2-3 года. По итогам разработки прототипа ученые рассчитывают на сотрудничество с компанией "Моторика".