Бионическая рука — это высокотехнологичный протез, имитирующий функции настоящей руки. Она создаётся с использованием новейших достижений инженерии, нейронауки и робототехники и управляется сигналами, поступающими от мышц, мозга или других частей тела. Такие устройства возвращают ампутированным людям возможность хватать, двигать и взаимодействовать с окружающим миром.
В этой статье мы расскажем, как работают бионические руки, какие типы существуют, какие модели доступны на рынке и что ждёт нас в будущем этой технологии.
Оглавление
Как работает бионическая рука?
Бионические протезы используют миоэлектрическую технологию: электроды, размещённые на коже, считывают электрические сигналы, которые мышцы передают во время сокращения. Эти сигналы интерпретируются встроенным микропроцессором, который активирует моторы, двигающие пальцами и суставами протеза.
Некоторые бионические руки включают датчики давления, гироскопы и акселерометры, чтобы сделать движения более точными и адаптивными. В более продвинутых системах используются интерфейсы мозг-компьютер (BCI), позволяющие управлять рукой «силой мысли».
Конструкция и материалы
Современные бионические руки состоят из нескольких компонентов:
- Электроды — считывают мышечные сигналы.
- Процессор — интерпретирует сигналы и управляет движением.
- Моторы и приводы — обеспечивают движение пальцев и сустава запястья.
- Корпус — чаще всего изготавливается из лёгких и прочных материалов, таких как углеволокно, титан или пластик, напечатанный на 3D-принтере.
- Источник питания — обычно литий-ионный аккумулятор.
Типы управления
Существует несколько способов управления бионическими руками:
- Миоэлектрическое управление — самый распространённый вариант. Основан на мышечной активности оставшейся части конечности.
- Сенсорное управление — используется датчики давления, прикосновений или положения тела.
- Нейроуправление — передовые технологии, при которых имплантаты в мозге или нервах передают сигналы прямо в протез.
- Голосовое управление или управление жестами — на стадии экспериментальной разработки.
Примеры бионических рук
Вот некоторые из самых известных моделей бионических рук, находящихся на рынке или в разработке:
Hero Arm от Open Bionics
Hero Arm — это лёгкий бионический протез, напечатанный на 3D-принтере для людей с ампутацией ниже локтя. Он поддерживает шесть типов захвата, вращение запястья на 180 градусов и индивидуальный дизайн. Этот протез известен не только своими возможностями, но и доступностью: он подходит взрослым и детям от восьми лет. Корпус выполнен из прочного термопластика Nylon 12, способен поднимать до 8 кг при собственном весе всего 340 г.
Миопротезы от Ottobock
Линейка устройств от Ottobock включает Bebionic Hand, DynamicArm Plus и Michelangelo Hand — это продвинутые миоэлектрические протезы верхней конечности, управляемые мышечными сигналами пользователя. Электроды улавливают нервные импульсы и активируют моторы в протезе. Например, Bebionic Hand имеет 14 типов захвата и позволяет выполнять повседневные действия — от еды и ношения сумок до включения света.
LUKE Arm от Mobius Bionics
LUKE Arm — единственный коммерчески доступный бионический протез с конфигурацией плеча, предназначенный для людей с минимальным остатком конечности. Он питается от литий-ионных батарей и управляется с помощью электродов, кнопок давления и инерциального устройства на обуви пользователя. Модульная конструкция делает его подходящим при частичной или полной ампутации руки.
i-Limb Quantum от Össur
i-Limb Quantum — многофункциональная миоэлектрическая кисть, позволяющая переключаться между 36 типами захвата с помощью жеста. Корпус из углеволокна лёгкий и прочный, а пять независимых моторизованных пальцев выполнены из титана. Устройство также оснащено моторизованным большим пальцем, что обеспечивает ловкость и точность движений — от набора текста до готовки и игры на инструментах.
Будущее бионических рук
Бионические руки позволяют людям с ампутацией выполнять повседневные задачи, однако их движения и тактильные ощущения пока не столь естественны, как у настоящей руки. Следующее поколение таких устройств будет использовать передовые технологии из робототехники, ИИ и нейронауки, чтобы сделать управление как можно более простым и интуитивным.
Некоторые подходы предполагают вживление датчиков прямо в мозг — как у Neuralink. Другие, например стартап Atom Limbs из Кремниевой долины, сосредоточены на неинвазивных интерфейсах мозга и конечностей для управления бионикой силой мысли. Некоторые исследователи считают, что более естественные движения могут снизить ментальную нагрузку на пользователя. Это означает, что внимание будет уделяться тактильной обратной связи (например, с использованием гарнитуры, как в Zero Arm), а также восстановлению ощущения положения тела (проприоцепции). Исследователи из клиники Кливленда уже начали внедрять эту функцию в бионические руки, чтобы сделать их более чуткими к внешним стимулам.
Тем не менее, на пути остаются значительные препятствия — от регуляторных ограничений до вопросов финансирования.
Загрузка...