Новинка в реабилитации: экзоскелет для инвалида. Как работает экзоскелет и какие возможности он дает человеку.
Экзоскелет для инвалидов
Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. Специально для цеха электролиза меди (ЦЭМ) Медного завода в конце 2023 года приобрели 52 экзоскелета пассивного типа. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Экзоскелет снимает нагрузку с поясничного отдела при подъеме и переносе грузов массой до 60 кг, разгружает руки пользователя при работе с рабочими инструментами массой до 15 кг.
«Мы даем парализованным людям возможность ходить»
В 2020 году, по данным Международной федерации робототехники (IFR), рынок экзоскелетов составлял 11,2 тыс. штук ($100,5 млн), в 2023-м ожидается его прирост до 20 тыс. ($272 млн). Что такое экзоскелет и как он работает? Да, экзоскелет – это своеобразный «костюм» или устройство, которое способно увеличивать физические возможности человека, за счет особого строения каркаса. В этой статье рассказываем о современных экзоскелетах — что это такое, как они устроены и где применяются. Усиление) предназначен для разгрузки мышц спины и рук при подъеме, опускании, переносе и удержании грузов массой до 50 кг.
Экзоскелеты в здравоохранении: настоящее и будущее
А современные экзоскелеты позволяют им переносить в 17 раз больше нормального веса, так как вес ощущается менее тяжелым, чем он есть на самом деле. Новые поколения экзоскелетов позволят солдатам переносить еще больше. Медицина Фото:MacDill AFB Экзоскелеты используются профессионалами в реабилитационных центрах, где пациентам помогают выполнять упражнения. За счет использования экзоскелетов можно также получить необходимые данные и точно контролировать движения пациентов. Одним из лидеров в этой сфере является швейцарская компания Hocoma, представившая в 2001 году роботизированную беговую дорожку Lokomat, ставшую результатом многолетних исследований в Университетском госпитале Балгрист в Цюрихе. Робот используется для тренировок пациентами, перенесшими инсульт, получившими травмы спинного и головного мозга, страдающими от склероза или болезни Паркинсона. Оборудование состоит из системы поддержки тела, которая позволяет пациентам удерживать собственный вес, беговой дорожки, скоб для передвижения ног и устройства виртуальной реальности. С тех пор компания начала заниматься также лечением болей в пояснице и терапией проблем подвижности рук. Еще одна компания Aura Innovative Robotics из Мадридского политехнического университета, в свою очередь, стремится помочь в реабилитации пациентов с травмами плеч. Экзоскелет Orte сможет оценивать степень серьезности травмы и содействовать в выполнении реабилитационных упражнений за счет сенсоров движения и силы. Российская компания «ЭкзоАтлет», которая занимается разработкой и производством медицинских экзоскелетов для реабилитации, в июне 2016 года получила регистрационное удостоверение Росздрава на свою продукцию.
Компания продает свои экзоскелеты, а также проводит клинические исследования в Национальном хирургическом медицинском центре НМХЦ им. Спорт Помимо прочего, экзоскелеты используются в спорте. В рамках Cybatholon, первого чемпионата для спортсменов с ограниченными возможностями, который прошел в Швейцарии 8 октября 2016 года с участием и российской команды, прошла гонка с использованием экзоскелетов. Помимо этого, экзоскелеты могут использоваться в экстремальных видах спорта, в частности, в горнолыжном спорте и сноубординге. Эти виды спорта известны тем, что дают очень большую нагрузку на колени, и многие компании работают над тем, чтобы снизить нагрузку на суставы с помощью технологии экзоскелетов.
Telegram-канал создателя Трешбокса про технологии Роботизированный ортез для руки можно использовать в самых разных ситуациях, например, для компенсации нарушений двигательных функций, как тренажёр, или в повседневной жизни людьми с ДЦП. Незаменим такой экзоскелет окажется после тяжёлых травм или в постинсультный период. Отечественные разработки с успехом заменяют импортные аналоги.
Тем более у них нет денег на экзоскелет. Он стоит 3,5 миллиона. Даже если обычный житель Тверской области все свои квартиры продаст и почку, ему ни за что не купить экзоскелет. Эта реальность поставила нас перед фактом, что доступные экзоскелеты нужны. Технологии должны служить людям, а не люди должны служить, чтобы купить технологии. Свои первые прототипы медицинского экзоскелета Леонид презентовал еще в Институте. На круглом столе изобретателя обещали посадить за незаконную медицинскую деятельность. Медицинский экзоскелет стал третьей моделью, которую изобрёл Леонид. Чтобы снизить вес конструкции, её делали из углепластика. А углепластик — из подручных материалов прямо в общежитии. Я решил попробовать сделать сам из углеткани и эпоксидки. Получился дешевый полимер прочнее стали, но легкий. Мы, конечно, загадили всю комнату в общежитии, но это того стоило. Углепластик активно используют, например, в космической отрасли. С тех пор я делают его сам. Медицинский экзоскелет управляется наклоном с помощью встроенного гироскопа устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела. Человек наклоняется — ноги начинают ходить. Выпрямляется — встают. Все медицинские экзоскелеты управляются примерно одинаково.
Купили железо и компрессор с клапанами в автомагазине, другие части сняли со старого компьютера. На этом экзоскелете отработали пневмомускулы — основную и довольно дешёвую технологию, по которой Леонид и его коллеги делают экзоскелеты и сейчас. Приходится адаптироваться. Эти условия в общем-то и породили целую плеяду разработчиков экзоскелетов в России. Технология сервоприводов, которая в основном используется для современных экзоскелетов, очень дорогая. Японцы и американцы могут себе её позволить, а вот российские разработчики — нет. Первый экзоскелет обошёлся Леониду в 4-5 тысяч рублей. Пневмомускулы работают на сжатом воздухе. Управление — кнопочное, то есть на руках "скелета" стояли четыре кнопки, которые запускали компрессор или же включали нужный клапан. Так ребята отработали технологию и решили дальше её совершенствовать. Экзоскелет Леонида и его друга понравился Институту, их пригласили на телевидение, показывали со "скелетом" на выставках и даже дали грант "Умник" в 400 000 рублей. Все деньги, конечно же, студенты потратили на разработку новых устройств. Это погрузочный экзоскелет, с помощью которого человек может поднимать тяжести — 48 килограммов на каждую руку. Здесь создатели столкнулись с проблемой разницы в строении экзоскелета и человеческого тела: экзоскелет с весом сразу же падал вниз. Дело в том, что у человека центр тяжести находится в поясе, нужно было компенсировать геометрию "скелета". Потом проблему смогли решить, - рассказывает Леонид. Кстати, экзоскелет, в котором доктор Рипли боролась с Чужим, в реальности бы тоже рухнул вперёд: геометрия скелета нарушена, у него слишком тяжелые руки, и доктор не имела никаких шансов даже просто устоять на месте, а не то чтобы бороться с Чужим. Медицинские экзоскелеты - У отца больные ноги, и я часто бываю в тверских больницах и повидал реальности. Так вот: реальность такова, что люди с больными ногами вынуждены передвигаться элементарно без костылей.
Почти робокопы. Как экзоскелеты помогают в реабилитации инвалидов
Активный экзоскелет "Легкая рука-А", предназначенный для рабочих, трудящихся на протяжении всей смены с поднятыми над головой руками, создан в России, заявил в интервью РИА Новости гендиректор российского. Государственная корпорация «Ростех» представила на форуме медицинской отрасли «Биотехмед-2023», который проходит в Сочи с 9 по 10 октября, экзоскелет для руки собственной разработки. Экзоскелет ProEXO разработан для оптимизации процессов на производстве и позволяет выполнять широкий перечень операций, повышая до двух раз производительность труда в компаниях, где используется физический труд. Экзоскелет ProEXO разработан для оптимизации процессов на производстве и позволяет выполнять широкий перечень операций, повышая до двух раз производительность труда в компаниях, где используется физический труд. Студент факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО Алексей Ледюков создал экзоскелет, который в перспективе сможет поднимать до 80 килограммов. В Волгограде работает известный на всю страну инновационный центр, где ученые создают экзоскелеты для адаптации или полного восстановления утраченных двигательных функций.
Экзоскелет для инвалидов
Специально для цеха электролиза меди (ЦЭМ) Медного завода в конце 2023 года приобрели 52 экзоскелета пассивного типа. Уникальный промышленный экзоскелет презентовали Михаилу Мишустину в Норильске. Сибирские изобретатели создали универсальную конструкцию, которая способна в несколько раз снизить нагрузку на организм рабочих. Широкий выбор экзоскелетов для любой сферы бизнеса и индивидуального применения. Экзоскелет снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат в два раза, позволяет нести до 60 килограммов груза и может адаптироваться под особенности бойца. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали лёгкий экзоскелет верхних конечностей, который снабжает человека дополнительным слоем "мышц".
Реальный помощник или дорогая игрушка: на что способны современные экзоскелеты
Управление таким изделием может осуществляться по нейросети. Предполагается, что пассивный и активный экзоскелеты будут интегрированы в комплект перспективных армейских экипировок, которые разрабатываются отечественной оборонной промышленностью. Ещё над одним устройством пассивного типа сейчас работают специалисты Военно-научного комитета инженерных войск и конструкторы оборонных предприятий. Также в оборонном ведомстве проявляют интерес к разработке новейших медицинских экзоскелетов, которые используются в военных госпиталях для успешной послеоперационной реабилитации пациентов. Сейчас получившие ранения солдаты и офицеры российской армии восстанавливаются с помощью аппарата Exoatlet. В связи с этим у отечественных предприятий есть широкий простор для деятельности.
На данный момент наибольших успехов оборонка добилась в совершенствовании пассивных устройств. В армии есть целый ряд операций, которые выполняют несколько человек, а при наличии экзоскелета это сможет выполнять один солдат. Сейчас в России созданы вполне достойные образцы», — отметил Кнутов. При этом, как полагает эксперт, активные экзоскелеты требуют достаточно длительной доработки. Главными проблемами этих устройств остаются недостаточная мощность аккумулятора, зависимость от погодных условий, риск серьёзных механических повреждений и большое время, необходимое на обучение военнослужащих.
Если оказываешься в пустыне или на морозе, в болотистой местности, все эти устройства могут выйти из строя. Плюс сам источник питания должен быть компактным. Пока демонстрации таких изделий в мире не было», — констатировал Кнутов.
Давайте попробуем найти ответы на эти вопросы и разберемся с тем, что же это все-таки такое - дорогая игрушка или реально действующие устройства, которые смогут придти на смену инвалидным коляскам. От боевых роботов до медицинского оборудования Идея создания экзоскелета принадлежит русскому инженеру-механику Николаю Янгу, который жил и работал в США. В конце 80-х годов XIX века он зарегистрировал несколько патентов по этой теме.
Ягн считал, что такое устройство облегчит для человека ходьбу и бег, но в первую очередь экзоскелет, по расчетам изобретателя, предназначался для солдат. Огромный вклад в развитие экзоскелетов, как это часто случалось со многими изобретениями, внесли писатели-фантасты. Наглядный пример - вышедший в конце 50-х годов прошлого века роман Роберта Ханлайна «Звездный десант», в котором бойцы космического десанта воевали с инопланетными чудовищами в специальных каркасных костюмах, облегчающих их передвижение и переноску оружия и амуниции. Не удивительно, что первые экзоскелеты разрабатывались для нужд армии. Пионером в этой области стала американская компания General Electric, специалисты которой по заказу министерства обороны США создали в 60-х годах прошлого века экзоскелет Hardiman. Его оператор мог, приложив усилия для подъема 4,5 кг веса, поднять груз весом 110 кг.
Однако Hardiman был слишком непрактичным из-за своей огромной массы в 680 кг, что значительно затрудняло его использование. Еще одним недостатком первых экзоскелетов, делающим невозможным их практическое применение, были неконтролируемые интенсивные движения. Первые разработки экзоскелетов, предназначенных для использования в медицинских целях, начались в конце 70-х годов XX века. Пионером в этой области стал югославский ученый Миомир Вукобратович, разработавший экзоскелет с пневмоприводом, который был предназначен для того, чтобы помочь встать на ноги парализованным людям. Проект Вукобратовича лег в основу экзоскелета для людей с инвалидностью, созданного в начале 80-х годов в Центральном институте травматологии и ортопедии имени Н. Несмотря на то, что идея использования внешнего каркаса для усиления мышечной силы человека и использования такого устройства для реабилитации людей с поражением опорно-двигательного аппарата, лежала на поверхности, воплотить эту идею на практике очень долго не удавалось.
Несовершенство технологий, недостаток необходимых материалов, отсутствие мобильных источников питания - все это не позволяло создать экзоскелет, который мог использоваться в практической медицине и повседневной жизни людей с инвалидностью. Реализовать эти наработки ученых и инженеров удалось лишь с наступлением XXI века. В 2008 году японская компания Cyberdyne представила роботизированный костюм HAL, который был предназначен для помощи людям с инвалидностью и парализованным людям. Робот с анатомической параметризацией Что же представляют собой современные экзоскелеты? Термин «экзоскелет» происходит от греч. Из-за того, что эта конструкция оснащена множеством электронных устройств, экзоскелеты иногда называют носимыми роботами.
Если не вдаваться в технические нюансы, то экзоскелет можно описать как внешний каркас, который фиксируется на теле человека и позволяет ему передвигаться за счет увеличения силы мышц и расширения амплитуды движений. В некоторых случаях экзоскелет может полностью взять на себя двигательные функции человека, имитируя естественные движения при ходьбе, вставании из положения сидя и обратно и т. Экзоскелет повторяет биомеханику человеческого тела, пропорционально увеличивая усилия при движениях различных его частей. Эти соответствия между человеческим телом и экзоскелетом называют анатомической параметризацией. Чем точнее и тоньше может быть проведена анатомическая параметризация, проще говоря - подгонка элементов конструкции экзоскелета к телу человека, тем функциональнее и удобнее в использовании он будет. Управление экзоскелетом осуществляется с помощью джойстика, установленных на корпусе или костылях кнопок, посредством беспроводной связи через смартфон, планшет или компьютер.
Виды экзоскелетов Если говорить о видах промышленных экзоскелетов, то лучшим вариантом является их классификация по принципу работы. Исходя из нее, можно выделить: Экзоскелеты с автономным источником питания, или активные. Это механизмы, использующие электрический кабель подключения для запуска датчиков и активаторов. Статические экзоскелеты. Это механизмы, которые имеют статичный каркас, к которому подключено основное устройство, которое использует человек, и кабели питания.
Такие экзоскелеты используются в медицине для восстановления опорно-двигательного аппарата. Динамические экзоскелеты. Механизм действует по принципу автономного экзоскелета, с тем отличием, что его энергоснабжение организовано через кабель, который крепится на стационарной раме или рельсе, это территориально ограничивает область его применения в то время, когда он подключен к питанию. Когда экзоскелет полностью заряжен, область его применения ничем не огранивается. Пассивные экзоскелеты.
Они не имеют электрического источника питания. Могут быть использованы для перераспределения веса, аккумулировании энергии например, улучшения эффективности ходьбы , амортизации. Работают на гидравлических приводах или других схожих механизмах. При их использовании оператор преодолевает постоянное незначительное сопротивление, но в заданных положениях конструкция раскрывает свой потенциал и берёт на себя почти всю нагрузку. Псевдопассивные экзоскелеты.
Эти механизмы имеют батареи, датчики и другую электронику, но используют ее лишь для обеспечения вспомогательных функций: работы фонаря или устройства связи. В остальном экзоскелет работает по принципу пассивного устройства. Гибридные экзоскелеты. Это устройства, которые имеют все контроллеры и датчики активного экзоскелета, но используют FES функциональная электрическая стимуляция мышц в качестве активатора. Самыми распространенными моделями экзоскелетов, которые сегодня можно встретить на предприятиях, считаются активные и пассивные.
Разберемся, чем они отличаются друг от друга. Активные и пассивные экзоскелеты: в чем разница? Активные тяжелые экзоскелеты — это механизмы, оснащенные электроприводами. Экзоскелеты с автономным источником питания отличаются высокой мобильностью, поэтому их используют военные, где от выносливости и грузоподъёмности солдата зависит его эффективность на поле боя. Это активный экзо-костюм, который позволяет солдату быстро перемещаться с грузом по пересеченной местности.
Также подобные модели применяются в реабилитационной медицине, поскольку позволяют человеку компенсировать утраченные двигательные функции.
Потом вокруг торса гипсового будем использовать материал высокотемпературный, не можем по телу сделать. По гипсу будем под вакуумом, получится жакет-жилет из пластика. Именно на корсет прикрепляется основная конструкция, которая будет заниматься реабилитационным процессом. Юнус - стройный и мускулистый. Специалисты говорят, «натура» для работы над слепком удобная. Свою историю предприятие ведет с военного 1942 года - небольшой протезной мастерской, созданной для помощи фронтовикам и мирным жителям Сталинграда. Сейчас благодаря сочетанию медицины и производства здесь оказывают комплексную помощь при заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Также сопровождаем пациента на всем процессе, - говорит директор Волгоградского филиала ФГУП «Московское протезно-ортопедическое предприятие» Дмитрий Кривомлин.
Как только для Юнуса будет готов фиксирующий корсет, за дело возьмутся специалисты медицинской компании, которые при участии волгоградских ученых внедряют инновационные разработки. Этот экзоскелет, поддерживая руку, обеспечивает невесомость, нейтральную плавучесть. Человек начинает разрабатывать мышцы, ликвидировать проблемы. Должны восстановиться все функции, и он может вернуться в строй, - пояснил директор медицинской компании Евгений Зозуля. Конечно, Юнусу будет прописан комплекс упражнений, но при использовании экзоскелета в повседневной жизни рука будет в течение дня разрабатываться и сама собой. До изготовления экзопротеза он будет оставаться в Волгограде.