Студент из Пермского университета создал принципиально новый протез-манипулятор человеческой руки

26 августа 2021
Студент из Пермского университета создал принципиально новый протез-манипулятор человеческой руки

По статистике в России ежегодно порядка 40000 человек нуждаются в протезировании верхних конечностей. Стоимость отечественных образцов, исполняющих лишь косметические функции, доходит до 600 тыс. руб. Импортные аналоги, способные производить манипуляции, стоят в 3 раза дороже. При этом их сложно приобрести, а при поломке – найти нужные детали и отремонтировать.

Студент Пермского университета И. Коваленко поставил перед собой амбициозную задачу – разработать более дешёвый, удобный и надёжный отечественный протез-манипулятор, который подарит всем нуждающимся второй шанс. В качестве научных консультантов со студентом работают ст. преподаватель кафедры ФиФ ПГНИУ А. Андреев и научный сотрудник университета Д. Алушкин.

Как это работает?

Основой манипулятора станут мышцы, выполненные из композитных материалов. Сначала рассматривался вариант с нейлоном, сейчас идут эксперименты с применением нитей термопластического полимера. Также в качестве возможных материалов рассматриваются капролон и полипропилен. Какой из материалов лучше, покажут дальнейшие исследования.

Устройство будет снабжено нагревательным элементом, выполненным из проволоки с малым сечением и электромиографическим датчиком. Полимерные нити будут скручены с проволокой. Когда проволока будет нагреваться полимерные нити (мышцы) будут сжиматься. ЭМГ-датчик умеет считывать импульсы. Каждый «пойманный» импульс будет передаваться на специальную плату, которая в свою очередь будет давать команду на сжатие-разжатие руки.

Механизм имеет два принципиальных отличия от существующих на рынке:

  1. Полимерные нити, на основе которых выполнен мышечный каркас, до сих пор нигде не применялись.
  2. Возвратный механизм, выполненный на основе магнитов. Пока пассивные возвратные механизмы как в отечественных, так и в зарубежных образцах работают на основе сервоприводов. Их недостаток заключается в повышенной уязвимости: они плохо переносят даже лёгкие механические воздействия (удары, тряска) и выходят из строя.

По задумке разработчика корпус протеза и некоторые крупные внешние детали можно будет распечатывать на 3D-принтере, а внутренне компоненты, выполненные из термостойкого пластика, вероятней всего, будут вытачивать на токарных станках.

Протез руки

Участие в конкурсе «Умник»

В 2020 г И. Коваленко со своим проектом по разработке протезов верхних конечностей принял участие в ежегодном конкурсе подобных инноваций под эгидой ФСИ «Умник» и стал победителем в соответствующей номинации. Молодой человек получил грант в размере 500 тыс. руб., что позволило продолжить работу над проектом. Были закуплены композитные материалы, проволока различного диаметра для экспериментов.

На сегодняшний день завершена работа над чертежами протеза для печати на принтере, а также всех соединений (суставов, фаланг). К концу текущего года запланировано собрать первый макет протеза пока без электронной начинки. Полная (действующая) версия изобретения по условиям конкурса должна появиться к концу 2022 года.

Что дальше?

Илья уверен в том, что его задумка будет воплощена в жизнь, и планирует запатентовать своё изобретение. При этом молодой человек не собирается останавливаться на достигнутом. Задача-минимум – завершить начатый проект, сделать манипулятор максимально дешёвым, удобным и надёжным. Программа на среднюю перспективу – усовершенствование своего же изобретения с целью сделать протез пригодным не только для выполнения повседневных функций (чистки зубов, удерживания столовых приборов), но и более сложных, например, управление автомобилем.

Программа максимум – это разработка протезов нижних конечностей, а также экзоскелетов и нейроимплантов, которые позволят управлять протезами без участия мышц или электромиографических датчиков.

Бесплатная консультация по оформлению заявки на гранты Фонда Бортника

  • Ответим на все интересующие вас вопросы.
  • Сделаем анализ ваших материалов и дадим рекомендации по улучшению.
ООО «Передовые решения» +7 (499) 647-41-08
Россия 129085 Москва Малая Тульская, д. 25, стр.38
info@get-grant.ru
Get-grant.ru - независимая консалтинговая компания. Не является аффилированной с Фондом Содействия Инновациям структурой