Рукопожатие киборга. Молодые российские учёные создали уникальный протез

Тимур и команда

В лаборатории прикладных кибернетических систем меня встречает протянутая рука. Я протягиваю свою, будучи уверенным, что ничего не произойдёт, - рука-то механическая... Однако искусственные пальцы сжимаются, и следует рукопожатие. От протеза тянутся проводки, закреплённые на предплечье стоящего рядом человека. Он шевелит пальцами, а механическая рука в точности повторяет его движения. Именно этот человек только что поздоровался со мной, а биопротез всего лишь воспроизвёл жест рукопожатия. 

Однако за этим «всего лишь» - более двух лет исследований. «Наше устройство работает на основе ЭМГ- сигналов, - говорит Тимур Бергалиев, 26 - летний руководитель лаборатории, в речи которого ещё сохранились слова «фишка» и «прикольный». - Так называются биоэлектрические сигналы, возникающие в мышечных клетках. Вот вы делаете жест пальцами или кистью, а в мышцах предплечья возникают биоэлектрические потенциалы. Их можно считывать прямо с поверхности кожи с помощью электродов и преобразовывать в команды. Таким образом, человек с ампутированной конечностью представляет, что он делает какой-то жест (например, поднимает вверх большой палец, которого у него нет), - мышцы на предплечье напрягаются, электрический сигнал считывается и преобразовывается в управляющую команду - биопротез воспроизводит жест». 

Идея не нова. Подобные протезы начали использовать ещё 30-40 лет назад. Но у технологии были слабые места. Их и попытались устранить молодые физики из МФТИ. 

Первая проблема - ограниченный набор жестов. Самый простой включает в себя только сжатие и разжатие кисти. Можно брать предметы, но не более того. Ребята из МФТИ решили расширить этот набор, увеличив число электродов (а значит, каналов, передающих сигнал), закрепляемых на теле. Их устройство насчитывает четыре канала, но в принципе можно сделать и восемь. А ещё можно использовать токопроводящую резину - гибкую и лёгкую, способную полностью обхватить предплечье и задействовать в управлении протезом большее количество мышц.

Вторая трудность: как заставить бионическую руку слушаться своего носителя? Ведь двигательная активность у всех разная, тут нужен индивидуальный подход. По статистике, только один из пяти биопротезов используется после установки дальше - под остальные инвалидам подстроиться не удаётся. «В чём новизна нашей разработки? Если раньше человек учился управлять протезом и понимать его, то мы сделали систему, которая сама учится у человека, - поясняет Тимур Бергалиев. - При любом движении, жесте наша система фиксирует определённый образец двигательной активности. И привязывает его к нужной команде биопротезу. Так он запоминает все жесты - тот же поднятый палец, сжатие-разжатие кисти или, скажем, поворот ключа в замке. Протез сам подстраивается под человека. В этом наша фишка!»