Парализованные сменят коляски на экзоскелеты

Исследователи из университета Калифорнии в Беркли, продемонстрировали возможность использования экзоскелета парализованными людьми. Автономное устройство весом 36 кг позволит им ходить обычной походкой и требует минимального обучения. Люди, которые сегодня проводят много времени в инвалидных колясках, смогут передвигаться обычным шагом, также снизится риск атрофии мышц, образования трофических язв или заболеваний костей.

Новый экзоскелет, созданный американскими инженерами, успешно испытали 4 добровольца, они парализованы и находятся в инвалидных колясках в течение многих лет. Всего после 2-часового курса обучения они смогли ходить.

Экзоскелет - это автономный моторизованный движитель, который повторяет движения человека. До недавнего времени эта передовая технология использовалась только военными, но инженеры из Беркли хотят запустить ее в коммерческое производство.

Экзоскелеты уже ограниченно используются для обучения ходьбе пациентов, перенесших инсульт. Однако все они были стационарными, привязными, и не предназначались для длительных прогулок. Машина из Беркли портативна и позволяет на одной зарядке батарей ходить шесть-восемь часов, что часто не под силу даже полностью здоровому человеку.

Есть и другая особенность. Дело в том, что ходьба является динамическим движением – человек двигается вперед, "падая" и вовремя подставляя ногу. Это требует очень сложного алгоритма для поддержания равновесия, особенно на пересеченной местности, при резких остановках, поворотах, приседаниях. Поэтому некоторые компании, например Rex Bionics или Cyberdene, которые пытались вывести экзоскелеты на коммерческом рынок, пошли по простому пути и не стали копировать естественную походку человека. В результате их машины просто "волочат" ноги. Это, конечно, безопаснее и намного проще, но сильно напрягает бедра и не дает ощущения свободных естественных движений.

Экзоскелет Калифорнийского университета оснащен встроенным компьютером и "рюкзаком" с аккумуляторами. Для перемещения металлических "бедер" и сгибания "коленей" используется гидравлический привод с электрическими насосами. Компьютер планирует траекторию движений на основе данных о высоте подъема, углах сгибания коленей и положении ступней. Датчики давления непрерывно контролируют каждую стопу и не позволяют одновременно отрывать обе ноги от поверхности. Чтобы начать шаг, нужно нажать кнопку на пульте дистанционного управления. В настоящее время команда инженеров работает над более интуитивным интерфейсом, который позволит шагать в максимально автоматическом режиме. Возможно, будет использован дешевый аналог военных систем, которые мгновенно распознают сигналы "движения" и многократно усиливают их механическими конечностями.

Откровенно говоря, при разработке своего экзоскелета инженеры из Беркли уже используют узлы от двух аналогичных военных систем. И это не случайно. Именно военные экзоскелеты увеличивают силу человека, в то время, как медицинские в основном оказывают мягкое давление, чтобы скорректировать неправильные движения.

"Самой большой проблемой было безопасная и надежная система крепления экзоскелета на теле парализованного человека, - объясняет Кэтрин Страссер. - После полевых испытаний мы разработали собственный дизайн, который держит пользователей и равномерно распределяет вес аппаратуры".

Исследовательская группа совместно с компанией Berkeley Bionics планирует производить легкий недорогой экзоскелет, который можно будет использовать дома и на улице. "Я считаю, что мои коллеги создали отличную машину, ее можно будет использовать дома и это огромный плюс", - говорит исследователь из MIT Панагиотис Артемиадис. Он разрабатывает экзоскелет MIT-SkyWalker, который поможет пережившим инсульт научиться нормально ходить.

На рынке только начинают появляться мобильные экзоскелеты, которые позиционируются как приборы помогающие парализованным людям. Немецкая компания Argo Medical Technologies в октябре начнет продажу системы ReWalk стоимостью 100 тыс. евро, предназначенной для использования в реабилитационных центрах. Компания также планирует выпустить домашний вариант стоимостью примерно в два раза меньше. ReWalk требует несколько недель обучения, его надо настраивать под конкретного пользователя. Система весит 20 кг и работает на оной зарядке от 8 до 10 часов. Десятки пользователей, тестировавших ReWalk, переживали бурю положительных эмоций, даже просто передвигаясь без инвалидной коляски по дому.

Медицинские экзоскелеты во многом обязаны своему появлению военным разработкам. Последние продвинулись гораздо дальше, что неудивительно при таком значительном финансировании. В той же Berkeley Bionics разрабатывается экзоскелет HULC для солдата. Характеристики военной версии впечатляющие: вес всего 25 кг, при этом с его помощью солдат может поднять груз или нести оружие весом 140 кг (для примера крупнокалиберный 12,7-мм пулемет Browning M2 весит около 40 кг). HULC позволяет ходить, бегать и прыгать в течение пяти часов. В разработке бесшумный генератор на топливных элементах, который позволит солдату маршировать по 8 часов в день в течение трех суток. Выпуск HULC планируется начать уже в следующем году.