Экзоскелет для инвалидов своими руками: Экзоскелет своими руками / Хабр

Опубликовано: 08.06.2023 в 12:29

Автор: admin

Категории: Популярное

Содержание

У НАС ПОЯВИЛСЯ РОБОТ — gb2mgn74.ru

Диспансеризация

Медицинский туризм

Профилактика

COVID-19

Видео

ВЕРСИЯ ДЛЯ СЛАБОВИДЯЩИХ

Главная
Новости

: Пресс-служба ГАУЗ «Городская больница №2»; 17 января 2023

Экзоскелет — что это за оборудование? Рассказывают в центре реабилитации на Труда, 36.

В дословном переводе с греческого экзоскелет – это внешний скелет. Автоматическая конструкция, которая восстанавливает утраченные или усиливает имеющиеся функции тела. Экзоскелет — российская разработка для реабилитации пациентов с проблемами ног и спинного мозга.

— Это оборудование мы получили по программе реабилитации в конце прошлого года. Ввели в эксплуатацию, прошли обучение, — рассказывает реабилитолог Ульяна Колодина.

Экзоскелет состоит из прочного каркаса и приводов, которые отвечают за перемещения. Такие системы дублируют работу опорно-двигательного аппарата, рассчитывают усилия и безопасность движений. Экзоскелеты делают пассивными и активными. Первые не увеличивают силу и не забирают на себя физическую нагрузку, а распределяют её по телу. У активных моделей есть свой упор на земле. Они берут часть нагрузки на себя. Так пользователь поднимает больше тяжестей – получается эффект увеличения силы.

Экзоскелет — устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счёт внешнего каркаса и приводящих частей, а также для передачи нагрузки при переносе груза через внешний каркас в опорную площадку стопы экзоскелета. Служит для реабилитации людей с ограниченными возможностями. Это могут быть пациенты с локомоторными (двигательными) нарушениями функций ног из-за травм, операций, заболеваний опорно-двигательного аппарата или нервной системы. Пассивные экзоскелеты работают без внешнего энергетического источника. Они функционируют на базе рычагов и противовесов, распределяя нагрузку на тело пользователя по заданным параметрам и до 30% уменьшают нагрузку на мышцы человека.

Интересные факты

КАК ПОЯВИЛСЯ ПЕРВЫЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ?

Первым изобретателем экзоскелета считается русский инженер Николай Ягн – гениальный изобретатель-самоучка, который не имел специального технического образования.
Работая на чугунно-литейном заводе в Симбирской губернии, Ягн применял свои технические знания, которые получал самостоятельно, и стремился облегчить и обезопасить труд работников этого предприятия. Однажды на заводе произошел несчастный случай, который и подтолкнул его к изобретению «друга кочегара» — приспособления для автоматического наполнения парового котла и поддержания в нем воды на определенном уровне.
За свое изобретение Ягн получил золотую медаль на выставке в Филадельфии. После этого он переехал в США, где получил свои основные патенты на изобретения. Так, в 1890-х годах он запатентовал ряд технологий, которые облегчали ходьбу, бег и прыжки человека. Их он планировал направить в помощь военным.

Однако мы должны понимать, что созданный Николаем Ягном механизм был лишь прототипом современного экзоскелета, да и широкого распространения в промышленности он не получил. Но мысль захватила умы многих ученых и корпораций, поэтому работы по созданию промышленных экзоскелетов стали проводиться постоянно. Первый такой экзоскелет был разработан совместно General Electric и ВС США в 60-х годах. Он назвался – Hardiman. Это был станок с большим манипулятором, в который нужно было вставлять руку для управления. Его грузоподъёмность была 110 кг, но Hardiman не принёс серьёзной пользы. Он был слишком большим и тяжёлым (680 кг).С 1980-х – появились перспективные проекты. В 1990-х началось производство в разных странах. Костюмы по-прежнему были неуклюжими, но приближались к тому, чтобы использоваться в жизни.
Сейчас большая часть экзоскелетов делается для медицины, армии или промышленности.Один из пилотов и амбассадоров ЭкзоАтлета – в России — параолимпийский чемпион по кёрлингу на колясках Виталий Данилов.

Казахстанец изобрёл экзоскелет для людей, прикованных к коляске — Forbes Kazakhstan

ФОТО: Личный архив

Испытания аппарата

Мы уже рассказывали о «биолокаторе» и «комбайне для подписи» — устройствах, облегчающих жизнь незрячим людям. Автор этих разработок Галымжан Габдрешов теперь взялся за людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, передвигающихся на инвалидной коляске. О результатах своих изысканий социальный инноватор рассказал Forbes.kz.

F: Галымжан, у вас есть несколько изобретений для незрячих, почему вы решили взяться за проект для людей, у которых совсем иные потребности?

— Мы активно работаем с председателем ОО «Молодежное общество инвалидов» Муратом Абдымомыновым, и в этом офисе также работают инвалиды-колясочники. Слушая их рассказы, я стал разбираться в их проблемах. Например, из-за недостатка движения они теряют мышечную массу, что влечет атрофию опорно-двигательного аппарата. Для того чтобы попытаться устранить эти проблемы, решил изобрести для них механический экзоскелет.

F: В мире существует целая индустрия экзоскелетов. В чем состоит инновационность вашего варианта? Что собой представляет ваше устройство? Из чего оно состоит?

— Задача с инженерной стороны оказалась очень интересной. Экзоскелеты на батарейках я отбросил сразу, так как, во-первых, таких в мире создано много. Они невероятно дороги, ресурс батарей крайне ограничен, да и его полезность для мышечного каркаса сомнительна. С таким же успехом можно нести человека на носилках, разница лишь в положении тела. Я хотел создать такой экзоскелет, который будет дешевым и простым в обслуживании. Он должен развивать мышечный каркас, а значит, работать только на силе мышц, как велосипед.

Правильно поставленная задача — это 50% решения. Далее я стал досконально изучать анатомию мышц верхней части человеческого тела с целью выявления их КПД. Результаты показали, что верхняя часть тела человека содержит около 220 мышц и их КПД более чем достаточно для замены всех мышц ног. А теперь главное — как преобразовать силу мышц верхней части тела в хождение на двух ногах? Испытал множество вариантов, пока не понял, что пока нативно (натурально, естественно — F) не испытаю на себе, не смогу решить эту задачу. Не без труда уговорил своего друга врача вколоть мне специальный укол, который обездвижил нижнюю часть моего тела. Только тогда я понял, что тело превращается в неуправляемую «субстанцию», которую только в кресле-коляске и можно удержать. Это привело меня к собственному пониманию состояния тела колясочников. Для фиксации тела я придумал «качельно-позвоночный каркас» тела, чтобы удерживать его в одном положении.

Следующая задача – как разработать преобразователь мышц верхней части тела в ходьбу? Я стал испытывать даже самые глупые предположения, от прыжков на пружине до колесного движения, и потерпел фиаско. Погрузившись заново в анатомию животных и в историю до самого Ивара Бескостного (легендарный вождь датских викингов, жил в IX веке — F), я заметил, что есть животные, не имеющие коленей. Попробуйте сами, не сгибая коленей, сделать несколько шагов. Не совсем удобно, но ходить можно. Получается, самая главная часть тела для ходьбы — это стопа. Стопа по факту управляет положением, устойчивостью и наклоном тела. Управлять стопой колясочник может через простой механизм, передающий движение от кисти руки. Так как движения рук и ног будут одинаковыми, я назвал изобретение «Иноходец». Но это было лишь частью решения.

Более важной задачей было, как передать энергию мышц торса в шаги. Скоро выйдет научная статья, где я распишу подробно, как каждая из 220 мышц используется и как она важна. В этом и состоит инновационность — преобразовать энергию мышц верхней части тела в ходьбу и даже бег для колясочников.

ФОТО: Личный архив

Галымжан Габдрешов

F: Какие отзывы дали испытатели механизма?

— Самую простую и грубую модель прототипа я стал испытывать на желающих из числа инвалидов на колясках. Для первых опытов мы подобрали подтянутых и достаточно крепких. После ряда испытаний и последующей модификации прототипа первый человек с нарушением работы опорно-двигательного аппарата наконец смог встать на нем и сделать несколько шагов. Для меня это была победа, а испытатель сиял от счастья!

Звёздный путь: как казахстанец помогает космонавтам выжить в невесомости

«Люди не предназначены для космоса. И наибольшая трудность в его освоении –… →

F: Кому предназначен экзоскелет? Сколько человек в Казахстане нуждаются в нем?

— Механический экзоскелет «Иноходец» предназначен для инвалидов со здоровыми руками, применяющих коляску, тех, кто хочет ходить. А со временем я надеюсь, что смогу придумать, как в нем бегать. В Казахстане ориентировочно около 20 тысяч таких инвалидов.

F: Какова себестоимость экзоскелета?

— Учитывая, что в этом изобретении в итоге не будет никаких батареек и электромоторов, стоимость составит порядка 120 тысяч тенге. По завершении всех работ мы выложим патентные лицензии в открытый доступ, чтобы в любой стране мира каждый инвалид, применяющий коляску, мог собрать это устройство самостоятельно и встать на ноги!

F: Кто предоставил инвестиции для проекта?

— Инвестиций не было, и затраты мы с командой покрыли из собственных зарплат, которые получаем на других работах.

F: Вы подавали заявку на грант в МОН РК. Вам отказали, но посоветовали обратиться на конкурс программы «Консорциумы инклюзивных инноваций». Вы последовали рекомендации?

— Позвольте рассказать с самого начала, как было дело. Как только мы убедились, что решение работает, наша команда инженеров произвела расчеты по необходимым работам, материалам и оборудованию для полноценной реализации изобретения. Расчет показал, что наших доходов не хватит для этого. Мы обратились за советом к депутату мажилиса Ирине Владимировне Смирновой и презентовали ей наши разработки, так как общеизвестно, что она активно поддерживает социальные проекты для людей с ограниченными возможностями. К примеру, она оказывает поддержку проекту незрячих велосипедистов «Спорт без границ».

ФОТО: Личный архив

Депутат Ирина Смирнова с командой изобретателя

Ирина Владимировна порекомендовала обратиться в АО «Фонд науки» Министерства образования РК. В фонде нам ответили, что мы должны были зарегистрировать нашу научную идею как готовое изделие в РГП на ПВХ. Это очевидно противоречит сути научных грантов, так как гранты выдаются на реализацию научной идеи – на НИОКР, а не на уже реализованные и продающиеся продукты. А так как решение принималось на закрытом заседании комиссии, то подавать на апелляцию было попросту некуда. В конце письма было рекомендовано обратиться на конкурс программы «Консорциумы инклюзивных инноваций». Но в 2017 году мы уже получили грант от консорциума для создания биолокационного устройства SEZUAL (альтернативное зрение). Поэтому подать на второй грант мы не имели права согласно правилам.

После данного случая мы решили обращаться только в открытые и прозрачные международные организации, чтобы не терять времени.

F: Кто внедряет ваши инновации? Кто содействует в этом инклюзивном проекте?

— Двигателями всех инноваций SEZUAL являются выпускники программы «Болашак» Нурбек Енсебаев и Абдильда Шаменов, имеющие обширный опыт по выводу и коммерциализации изобретений локально и за рубежом. При подготовке научных статей мы сотрудничаем с доктором наук Университета Пенсильвании Даулетом Магзымовым, базирующимся в США. По PR мы работаем с автором бестселлеров на «Амазоне», незрячим блогером из США Максвеллом Айви, который помогает выстраивать сотрудничество с американскими школами для незрячих детей, библиотеками и международными организациями.

F: Каковы ваши дальнейшие планы по проекту экзоскелета?

— Планы просты — довести экзоскелет до совершенства, чтобы с ним колясочники снова могли ходить, как обычные люди во всех отношениях. Например, легко вставать и садиться, бегать… Важнейшим в своем изобретении считаю то, что у определенного процента колясочников, благодаря постоянному физическому движению всего тела, может восстановиться функция спинного мозга, и они смогут ходить.

Мы планируем усиливать работу не только по экзоскелету, но и по остальным нашим изобретениям для особенных людей.

Самодельный супергерой: самодельный экзоскелет [Джеймса]

по:

Марш

Мы здесь, в Hackaday, не просто кучка обезьян с пишущими машинками; мы надеваем нашу хакерскую шляпу всякий раз, когда позволяет наше расписание. Или, в случае собственного [Джеймса Хобсона] Хаккедея, также известного как [Хэксмит], вместо этого он надевает этот гладкий прототип экзоскелета, превращая себя в супергероя. Вдохновлен экзоскелетом из фильма Элизиум 9.0008 , этот проект приближает [Джеймса] на один шаг к более важной цели — созданию костюма в стиле Железного человека.

Пока экзоскелет сам по себе достаточно внушителен. Конструкция представляет собой комбинацию изготовленных на заказ перфорированных стальных труб и пневматических цилиндров, прикрепленных к своего рода распоркам спины. В демонстрационном видео [Джеймс] смотрит вниз 170 фунтов шлакоблока, прикрепленного к штанге, и, хотя он не легкий, вы можете сразу сказать, насколько большую помощь оказывает экзоскелет, когда [Джеймс] снова и снова сгибает импровизированные веса. . И это только при половинном давлении. [Джеймс] думает, что мог бы преодолеть отметку в 300 фунтов, если бы сначала не сломал ноги.

Есть много закулисных кадров процесса сборки, поэтому не забудьте задержаться после прыжка, чтобы посмотреть значительную порцию видео, и посетите веб-сайт [The Hacksmith’s], чтобы узнать больше о его проектах.