Магнитогорский студент разрабатывает бионический протез руки

Проект бионического протеза руки студента шестого курса кафедры проектирования и эксплуатации металлургического оборудования МГТУ имени Носова Богдана Макарова вошел в рейтинг лучших университетских стартапов Министерства науки и высшего образования РФ, сообщает пресс-служба правительства Челябинской области.

«Я был тесно связан с изготовлением деталей из пластика для робота Федора и других проектов компании, в это время и возникла идея создания и разработки бионического протеза руки. Мне очень нравится жанр киберпанк, в нем полностью раскрыта тема искусственных конечностей и других превращений с помощью техники, вот с 2018 года и зародилась эта идея в моей голове. В 2019 году я уже поступил в университет на специальность «Проектирование технологических машин и комплексов», а в НПО «Андроидная техника» меня перевели на должность конструктора, и я начал заниматься непосредственно 3D-моделями и разработкой конструкторской документации. В то время я пробовал развивать самостоятельно тему с протезами, но из-за нехватки опыта и небольшого возраста — мне было семнадцать лет — не очень получалось», — рассказал Богдан Макаров.

Богдан неоднократно участвовал в различных конкурсах, но пройти в финальный этап не получалось до 2024 года, когда объявили набор заявок на студенческие стартапы при поддержке Фонда содействия инновациям.

«Я отправил свою заявку, она прошла на финальном этапе. Это уже всероссийский конкурс. По этому конкурсу отбирались две тысячи студентов, а заявок было около девяти тысяч. После процедуры подписания договора началась работа. Мой проект — бионический протез руки с системой управления через нейрокомпьютерный интерфейс. В современных протезах мы имеем систему управления, которая считывает сокращение мышц. Если мышца сокращена, то она отправляет сигнал на закрытие искусственной кисти, еще раз сократили — она ее раскрывает. Эта система управления не обеспечивает достаточную точность, и по опросам людей, которые активно используют протезы именно такого типа, он им в большей степени предоставляет дискомфорт: провести какие-то манипуляции трудно, а значит протез до конца не доработан. Поэтому мы решили внедрить промежуточное звено — нейрокомпьютерный интерфейс, который представляет собой нейрогарнитуру и модуль дополненной реальности», — рассказал Богдан.

Нейрогарнитура снимает электроэнцефалограмму и выводит данные активности головного мозга.

«Для функционального прототипа мы взяли за основу нейрогарнитуру под названием Muse западного производства и хотим из нее вытащить основу — методы считывания, преобразования и обработки сигналов для того, чтобы адаптировать эти данные под наши цели, то есть применить их для реализации системы управления бионическим протезом. Модуль дополненной реальности у нас оснащен камерой с дополнительным сопроцессором компьютерного зрения и лидаром, чтобы нейросеть, которая является основным звеном этой системы управления, могла видеть то, с чем пользователь хочет провести манипуляции бионическим протезом руки. То есть оптический модуль позволяет получать картинку и облако точек этого объекта для дальнейшего построения 3D-модели, чтобы определить форму и тип этого объекта для выбора наиболее подходящего способа захвата протезом», — пояснил Богдан.

Изобретатель планирует связать нейрогарнитуру со смартфоном, чтобы использовать вычислительные мощности смартфона для быстрой обработки данных.

«Мы сейчас проводим ряд исследований для определения всех параметров и возможности адаптации нейрогарнитуры для системы управления бионическим протезом. Мы определили, что она в реальном времени корректно считывает активность на конкретно заданных участках. Наш образец точно считывает моргание человека и активность мышц лица, то есть улыбку и остальные базовые эмоции. Наша задача — отсеять ненужные сигналы, например сделать упор на показатель концентрации человека. При взгляде на объект человек должен немного сконцентрироваться на нем, чтобы условно подтвердить выбор именно этого объекта. Мы это считываем, а дальше идет все по алгоритму», — пояснил Богдан.

Ученый рассматривает возможность внедрения метода подключения модулей к нервной системе человека. Это позволит получать наибольшую точность считывания и полностью восполнять утраченные функции конечностей, а также реализовать обратную связь с протезом, то есть максимально приблизить искусственную конечность к биологической.

По условиям гранта Богдан зарегистрировал компанию и ведет набор сотрудников для развития проекта. Функциональный прототип автор планирует представить в октябре следующего года.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.