Команда инженеров из Мюнхенского технического университета создала инновационное устройство, способное вернуть людям с парализованными руками способность самостоятельно взаимодействовать с окружающими вещами. Разработка получила название Soft-Hand Exoskeleton и представляет собой легкую тканевую перчатку, которая берет на себя механическую работу по удержанию предметов.
В основе технологии лежит принцип мягкой робототехники. В отличие от громоздких классических экзоскелетов с жестким каркасом, новое решение базируется на эластичной ткани со встроенными пневматическими камерами. За движение кисти отвечает разветвленная система из тринадцати воздушных каналов. Они под давлением наполняют отдельные отсеки вдоль фаланг пальцев и запястья. Благодаря прецизионному контролю давления механизм способен точечно сгибать или разгибать каждый палец в отдельности, а также осуществлять ротацию ладони. Это дает пользователю возможность надежно фиксировать посуду (чашки, тарелки, стаканы) и столовые приборы — вилки, ножи и ложки, не опасаясь того, что хрупкая вещь выскользнет из ослабленной руки при транспортировке.
Ключевая особенность перчатки заключается в том, что она действует превентивно, распознавая желание человека совершить действие еще до его физической реализации. На предплечье пациента закрепляются компактные сенсоры электромиографии (ЭМГ), которые улавливают даже самые слабые электрические импульсы, генерируемые мышечными волокнами. Эти биосигналы мгновенно обрабатываются нейросетями. Как только алгоритмы машинного обучения идентифицируют намерение взять предмет, пневматика срабатывает автоматически, ассистируя движению.
Для обеспечения безопасности инженеры интегрировали дополнительные датчики движения. После смыкания пальцев они непрерывно мониторят положение объекта, динамически регулируя силу сжатия. Это исключает случайное падение вещей во время переноски и делает моторику более естественной.
Высокая эффективность системы подтверждается статистикой клинических тестов. Нейросети предсказывают попытку захвата с точностью 97%, что гарантирует стабильность работы устройства в быту. При этом сама технология остается финансово доступной. Использование недорогих текстильных материалов и доступных пневматических компонентов позволило существенно снизить себестоимость изделия по сравнению с традиционными роботизированными комплексами для реабилитации.
Испытания проводились в партнерстве с пациентом, страдающим боковым амиотрофическим склерозом (БАС). Из-за дегенеративного поражения нервной системы подвижность участника была практически утрачена — он мог лишь минимально шевелить первым суставом большого пальца. Сенсоры считывали остаточную активность мышцы-сгибателя, и этого ничтожного сигнала оказалось достаточно для активации пневмосистемы. В ходе эксперимента точность распознавания команд составила около 90%. Впервые за четыре года человек смог уверенно удержать столовый прибор и выполнить серию точных манипуляций с небольшими деревянными брусками. Более того, выяснилось, что процесс привыкания проходит очень быстро: всего пяти минут тренировки в формате видеоигры хватило для значительного повышения координации движений большим пальцем.
Потенциал разработки выходит далеко за рамки помощи больным БАС. В обозримом будущем подобные мягкие экзоперчатки смогут применяться для терапии пациентов с вялыми параличами. Технология станет эффективным инструментом восстановления для людей, получивших травмы периферической нервной системы в результате дорожно-транспортных происшествий, а также для тех, кто страдает от тяжелых форм полинейропатии.
