Проект Walk Again — это международное сотрудничество более ста ученых под руководством профессора Мигеля Николелиса из Университета Дьюка и Международного института неврологии Натала, Бразилия. Проф.
Гордон Ченг, глава Института когнитивных систем Технического университета Мюнхена (TUM), является ведущим партнером.Восемь бразильских пациентов, мужчин и женщин в возрасте от 20 до 40 лет, парализованных ниже пояса, в течение нескольких месяцев тренировались с использованием экзоскелета. Система работает, регистрируя электрическую активность в мозгу пациента, распознавая его или ее намерение — например, сделать шаг или ударить мяч — и переводя это в действие.
Он также дает пациенту тактильную обратную связь с использованием чувствительной искусственной кожи, созданной институтом Ченга.Ощущение прикосновения к земле
Вдохновение для этой так называемой технологии CellulARSkin, а также для самого проекта Walk Again возникло в результате сотрудничества 2008 года. Как Ченг резюмирует этот сложный и широко освещаемый эксперимент: «Мигель создал обезьяну, идущую по беговой дорожке в Северной Каролине, а затем я заставил своего гуманоидного робота ходить по сигналу в Киото».
Для исследователей оставалось совсем немного времени — представить парализованного человека, идущего с помощью роботизированного экзоскелета, которым можно было управлять только с помощью умственной деятельности.«Наш мозг очень адаптивен в том смысле, что мы можем расширить наше воплощение, чтобы использовать инструменты, — говорит Ченг, — например, при вождении автомобиля или еде палочками для еды. После эксперимента в Киото мы были уверены, что мозг также может освободить парализованного человек, чтобы ходить, используя внешнее тело ". Было ясно, что для сборки относительно компактного и легкого экзоскелета потребуются технические достижения, и что визуальной обратной связи будет недостаточно. Чувство осязания необходимо для эмоционального комфорта пациента, а также для контроля над экзоскелетом.
Таким образом, задача заключалась в том, чтобы дать парализованному человеку вместе со способностью ходить чувство прикосновения к земле.Универсальное решениеПрисоединившись к TUM в 2010 году, Ченг сделал своей исследовательской задачей для своего института совершенствование современных технологий тактильного распознавания для робототехнических систем.
В результате CellulARSkin представляет собой основу для надежной и самоорганизующейся сети датчиков поверхности. Он может быть реализован с использованием стандартного готового оборудования и, таким образом, получит выгоду от будущих улучшений в плане миниатюризации, производительности и стоимости.Базовый блок представляет собой плоский шестигранный пакет электронных компонентов, включающий микропроцессор с низким энергопотреблением, а также датчики, определяющие приближение до касания, давление, вибрацию, температуру и даже движение в трехмерном пространстве. Любое количество этих отдельных «ячеек» может быть объединено в сеть в виде ячеистой структуры, защищенной в текущем прототипе резиновой оболочкой из формованного эластомера.
«Важен не только датчик», — говорит Ченг. «Интеллект датчика еще важнее». Взаимодействие между сетевыми ячейками, а также между сетью и центральной системой позволяет CellulARSkin настраивать себя для каждого конкретного приложения и автоматически восстанавливаться после определенных видов повреждений. Эти возможности предлагают преимущества в обеспечении более разумного и безопасного взаимодействия машин с людьми и в быстрой настройке промышленных роботов — как это делается в спонсируемом ЕС проекте «Фабрика за один день».В проекте «Walk Again» CellulARSkin используется двумя способами.
Искусственная кожа, интегрированная с экзоскелетом, например, на ступнях ног, посылает сигналы крошечным моторам, которые вибрируют на руках пациента. Тренируясь с такой косвенной сенсорной обратной связью, пациент может научиться включать ноги и ступни робота в схему своего тела. CellulARSkin также оборачивается вокруг частей тела пациента, чтобы медицинская бригада могла отслеживать любые признаки стресса или дискомфорта.
Веха, но «только начало»«Я думаю, что некоторые люди видят в открытии чемпионата мира конец, — говорит Ченг, — но на самом деле это только начало. Это может быть важной вехой, но нам предстоит еще много работы». Он рассматривает это событие как публичную демонстрацию того, что наука может сделать для людей. «Кроме того, я считаю это большой данью упорному труду всех пациентов и их храбрости!»