Бионические протезы в наше время

    В детстве и юношестве многие из нас читали sci-fi романы о том, как в будущем люди будут все меньше зависеть от своего физического тела, органы можно будет выращивать, или же вовсе перенести сознание в виртуальную реальность.

    Годы идут, и технический прогресс не стоит в стороне. Уже сейчас выращивают отдельные органы (или же конструируют), вовсю готовятся испытания на людях.

    Что же касается протезов, здесь ситуация обстоит лучше. Будущее наступило, и различные протезы позволяют уже сегодня человеку вести полноценную жизнь в обществе.



    Источник фото

    И помогают в изготовлении таких протезов достижения современной науки и инженерии: последние разработки в области 3d-моделирования, 3d-принтеры (в том числе, аддитивные технологии), современные методы управления качеством и подходы к управлению проектами.

    Протезы для рук в мире и у нас


    В прошлом году вышел фильм “Алита: Боевой ангел” про девушку-киборга. Джеймс Кэмерон с командой организовали благотворительную акцию для изготовления бионического протеза для девочки


    В нашей стране тоже делают современные протезы. Компания Моторика, про которую много статей на Хабре, делает протезы для детей.


    Взрослым также нужны протезы. И технологии, которые для этого требуются, уже здесь.

    В частности, применяются аддитивные технологии (англ. additive manufacturing – от слова аддитивность – прибавляемый) – это послойное наращивание и синтез объектов, применяемые в 3d-печати.

    Компания Моторика работает с первой в России площадкой института легких материалов и технологий (ИЛМиТ). Применяется синтез элементов из особого сплава алюминия, разработанного в ИЛМиТ. ИЛМиТ создан в 2017 году при сотрудничестве с компанией РУСАЛ, при активном участии Олега Дерипаски, НИТУ «МИСиС» и при поддержке Алюминиевой Ассоциации, Минпромторга и Минобрнауки.

    Технологический процесс за последние годы сильно изменился. Еще 15 лет назад ЧПУ казались весьма современными, по сравнению с традиционными станками. Однако мелкосерийное производство, особенно с кастомизацией изделий, занимало месяцы — каждый нюанс и мелочь требовали значительных изменений в процессе программирования и т.д.

    Можно сказать, что 3d-печать с инновациями произвели революцию в целом ряде отраслей, включаю данную. Как и в web-разработке, где есть множество фреймворков (которые, благодаря конкуренции, постоянно развиваются — привет JS!) и они дают надежный фундамент и скорость разработки различных кастомных приложений и сайтов (причем под разные платформы сразу), то и 3d-печать дает возможность делать кастомные разработки, при этом получая базовый функционал из материалов, способов их обработки (и высокой точности).

    Технологический процесс разработки протезов на современном уровне широко применяет 3d-моделирование и 3d-печать. От деталей протеза требуется одновременно и прочность, и легкость. Решая данную и схожие задачи, в ИЛМиТ создали 7 металлических порошков, применяемых при 3d-печати. В процессе синтеза осуществляется послойное нанесение (толщина 30 микрон) распыленного алюминиевого сплава, который затем расплавляется лазерным лучом по слоям трехмерного прототипа.

    Следом идут термообработка, механическая обработка с отделением от платформы.

    И, конечно, контроль качества (различные проверки: механические испытания, исследование структуры и так далее). Тесты идейно похожи на разработку ПО (юнит-тесты, интеграционные, UX, приемочные). Контроль качества — неотъемлемый атрибут любого производственного процесса.

    Но, как говорят, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Подробно рассказывает Лиам Нисон, который снялся в ролике для РБК, вместе с Ильей Морковцевым из Моторики, который сам использует протез и активно участвует в испытании новых, и Александрой Вяткиной. Александра и Илья — амбассадоры Моторики, использующие протезы в повседневной жизни.


    В итоге сами детали для протезов изготавливаются за считанные часы.

    По сравнению с литьем, протезы, полученные за счет послойного сплавления металлических порошков в 6 раз прочее и десятки раз дешевле.

    Заключение


    По всему миру неуклонно идут улучшения во множестве сфер. И если некоторые задачи, которые перед человечеством когда-то поставили выдающиеся фантасты (к примеру, путешествия на далекие планеты) пока лишь на начальном этапе решения, то очень многие элементы научной фантастики прочно вошли в нашу жизнь.

    Бионические протезы, изготовленные при помощи 3d-печати с применением аддитивных технологий, для детей и взрослых — это сегодняшний день.

    Будущее уже здесь.
    The best is yet to come.

    Similar posts

    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 10

    • UFO just landed and posted this here
        +2
        Спасибо за вопрос!

        Бионический протез, он же биоэлектрический и миоэлектрический, работает за счет считывания специальными мио-датчиками электрического потенциала, вырабатываемого во время напряжения сохранившихся мышечных тканей руки. Мио-датчики, которые обеспечивают корректное считывание этого электрического потенциала, состоят из чувствительных электродов. Они передают считываемый сигнал в микропроцессор, мозг всего протеза, который совершает обработку полученной информации при помощи компьютерных алгоритмов. Как итог – микропроцессор, опираясь на полученный сигнал, за доли секунды формирует команды и направляет их в двигатели (моторы), которые и приводят в движение активные части протеза.


        Источник
        motorica.org/bionicheskij-protez
          +1
          То есть датчики в протезе реагируют на биоток в мышцах.

          Мышцы расслабляются или напрягаются — и протез реагирует.
            +1
            за какое время человек обучается управлять протезом? Время обучения ребенка, взрослого и пожилого человека?
              +1
              это достаточно индивидуальный процесс. Я не эксперт, к сожалению, и средних цифр называть не буду, чтобы не вводить в заблужение.

              Многое зависит от человека и возраста, и видов деятельности.
              Первые успехи и прогресс для простых видов деятельности будут достаточно быстро, а вот достичь мастерства может занимать не один месяц.
                0
                Я могу процитировать генерального директора Моторики, если мы про средние цифры.
                Чех: Первичное обучение занимает порядка двух недель. Это время, за которое человек учится понимать, какими импульсами мышц управляется рука, с какой силой нужно сжимать те или иные мышцы, представлять тот или иной жест в голове для того, чтобы движение выполнить. Дальнейшее привыкание зависит от того, насколько человек часто занимается с протезом, как часто он им пользуется, и что именно он им делает.

                Источник

                А для получения более подробной информации, пожалуйста, прошу связаться напрямую с Моторикой.

                motorica или на сайте motorica.org
                +1
                То есть именно прямое управление пальцами протеза? Раньше было такое, что сокращением определенной мышцы просто переключались «режимы» или «хваты» руки. То есть, в памяти есть несколько готовых жестов, надо правильно «набрать» нужный. Если сейчас иначе, то это запредельно круто. Еще бы обратную связь придумать в виде, например, воздействия на культю, чтобы человек мог «ощущать» давление, оказываемое на пальцы, и с этим уже можно было бы почти полноценно жить.
                  0
                  Спасибо за вопрос!

                  Пока принцип действия остается прежним.
                  До 14 жестов в протезе «Страдивари». Всякие фишки типа оплаты на терминалах, дисплей состояния (плюс интеграция с приложением).
                  Регулируемая скорость и сила схвата, пропорциональная сокращению мышц, что позволяет брать хрупкие предметы.

                  В общем, возможна достаточно тонкая настройка даже сейчас.

                  Обратная связь и индивидуальное, более сложное адаптивное поведение протеза — это, конечно, будет мегакруто.
                    +1
                    Регулируемая скорость и сила схвата, пропорциональная сокращению мышц

                    О, это уже неплохо. А есть ли исследования/наработки именно для прямого управления? Пусть даже инвазивными методами. Не обязательно «футуристичный чип в мозг». Что-то попроще. Имплантация каких-нибудь датчиков непосредственно рядом с нервами, ведущими к пальцевым мышцам, сохранившимся в предплечье?

                    В теории, в паре с тем же машинным обучением, это позволило бы отдавать протезу довольно сложные команды в реальном времени. При этом не нужно было бы искать некую универсальную конфигурацию, достаточно добиться получения N сигналов и их интенсивность/продолжительность — пользователь бы учился работе с протезом, а протез подстраивался бы под пользователя.

        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.