Генеральный директор «Таратонов Самсонов Роботикс» Илья Владимирович Самсонов с экзоскелетами, разрабатываемыми и испытываемыми компанией совместно с РосНОУ и Морозовской детской больницей.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
Прототипы двух моделей экзоскелетов для реабилитации маленьких и взрослых пациентов с ограниченными возможностями были представлены 21 мая в учебном корпусе Российского нового университета на Авиамоторной во время пресс-завтрака, посвященного восстановлению детей с ДЦП и другими нарушениями опорно-двигательной системы. Инновации с использованием искусственного интеллекта помогут оценивать успешность реабилитации, укреплять мышцы больных и помогать им двигаться. Работу над технологией совместно ведут компания «Таратонов Самсонов Роботикс», РосНОУ и Морозовская детская городская клиническая больница. Технологию уже пробуют применять для реабилитации юных пациентов с ДЦП.
Разработку представили основатели компании «Таратонов Самсонов Роботикс» — заместитель исполнительного директора Института информационных систем и инженерно-компьютерных технологий РосНОУ Илья Александрович Таратонов и его коллега, генеральный директор компании Илья Владимирович Самсонов. При поддержке предприятия в РосНОУ организована и работает исследовательская лаборатория по тематике экзоскелетов, а сотрудники компании преподают в университете.
«Искусственный интеллект — это прорыв для человечества, который в принципе должен поднять цивилизацию на другой этап развития. И сейчас в обществе существуют много противоположных и достаточно весомых аргументов за ИИ и против него. <…> Замечательно, что в контексте нашего обсуждения ИИ будет нести только созидательное начало. И мне очень отрадно, что сейчас мы попытаемся соединить ИИ и поддержку людей, нуждающихся в помощи», — сказала первый проректор РосНОУ, доктор педагогических наук Елена Владиславовна Лобанова.
Первый прототип, представленный на пресс-завтраке, — это диагностический экзоскелет, позволяющий анализировать движения человека. Именно в возможности использования экзоскелета как средства диагностики заключается новизна проекта.
Выступает заместитель исполнительного директора Института информационных систем и инженерно-компьютерных технологий РосНОУ Илья Александрович Таратонов.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
«Это своеобразная “линейка” для врача, измерительное средство, позволяющее качественно оценивать, как проходит процесс реабилитации. <…> Визуально профессионал может определить, насколько хорошо протекает восстановление, однако мы поставили перед собой задачу оценить реабилитацию именно качественно. Для этого мы дополнительно создали информационную систему регистрации, и с ее помощью врач может видеть все графики, отображающие движения пациента, что облегчит ему работу», — рассказал корреспонденту «Научной России» Илья Владимирович Самсонов. Инженер отметил, что у применения таких экзоскелетов в работе с детьми есть важный бонус: маленькие пациенты чувствуют себя «супергероями» и воспринимают лечение с энтузиазмом.
Как отметил И.В. Самсонов, цель команды разработчиков — сделать реабилитацию интересной частью образа жизни человека, проводить ее в игровом формате: «Мы бы предлагали пациентам “челленджи” (грубо говоря, задачи) — например, пройти определенное количество шагов. Помимо этого, наша разработка как цифровое решение могла бы напоминать хозяину о том, что необходимо сделать те или иные упражнения».
Вторая модель — экзоскелет с активными приводами. Они работают в двух режимах: или помогают человеку совершать движения и разгружают опорно-двигательный аппарат, или, наоборот, создают сопротивление, тренируя определенные группы мышц хозяина. Уже сейчас, на стадии прототипа, конструкцию можно адаптировать для людей разного роста, в том числе для взрослых.
О том, как разработки можно использовать «в связке», рассказал И.А. Таратонов.
«Мы разработали <…> кинематическую схему экзоскелета <…>, позволяющего диагностировать походку. Вы можете пройтись в этом экзоскелете, и его программный аппаратный комплекс в зависимости от разных действий запишет различные графики, по которым можно сказать, что в тот или иной момент вы шагали, прыгали, вставали на ступеньку и так далее. <…> Человек надевает такой экзоскелет, и ему дается задание пройти по специально подготовленному треку (дорожке), где ему нужно встать на ступеньку, спрыгнуть со ступеньки, перешагнуть или перепрыгнуть препятствие, подняться, наклониться и так далее. Это нужно сделать тысячу раз, и выборка должна включать тысячу людей. Это необходимо для того, чтобы набрать статистику и создать так называемый “портрет” идеальной походки. Естественно, он будет отличаться у разных людей <…>, но особенности шага, поднимания ноги одинаковы для всех», — объяснил И.А. Таратонов.
На собранных таким образом данных обучается компьютерная модель предсказания, которая, ориентируясь на среднестатистическую картину походки, может анализировать движения человека, определяя, что он делает в данный момент и что намеревается сделать следом. Эта программа как раз применяется в работе «вспомогательной» модели экзоскелета.
Прототипы: диагностический экзоскелет, собирающий данные о движениях (слева), и экзоскелет с активными приводами, в зависимости от режима помогающий пациенту перемещаться или создающий нагрузку на мышцы.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
«Есть люди, нуждающиеся в реабилитации, которым, допустим, нужно пройти по той же дорожке, но они не могут сделать это самостоятельно. Тогда мы включаем вторую версию нашего экзоскелета, надеваем его на человека, и он пробует выполнить поставленные задачи. В системе запускается модель предсказания, которая, опираясь на “идеальную” картину походки, собранную на основе данных о большом количестве людей, по косвенным признакам определяет, что человек хочет сделать, и активно участвует в процессе, обеспечивая поддержание или, наоборот, расслабление», — пояснил И.А. Таратонов.
Прототипы экзоскелетов изготовлены из алюминия, но разработчики задумываются о замене металла на более легкие, но прочные материалы, например, карбон. Это не только облегчит движения пациентов, но и поможет адаптировать технологию для людей с разным весом.
Еще одна интересная идея инженеров — задействовать в экзоскелетах технологию электрической стимуляции мышц.
«Дополнительно в этот комплекс можно интегрировать миостимуляторы. <…> Мы знаем, как это можно сделать, и будем к этому двигаться. То есть помимо записи походки с точки зрения кинематики, мы будем фиксировать еще и электромиограмму <…>. И таким же образом можно будет диагностировать конкретного человека, <…> определить, какие его [мышцы] требуют электрического воздействия, и в результате помочь пациенту двигаться. Этот подход можно будет использовать и для реабилитации детей с ДЦП», — отметил И.А. Таратонов.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источники изображений на превью и на странице: Анастасия Жукова / «Научная Россия», предоставлено пресс-службой РосНОУ.
