Люди с параличом рук часто теряют способность самостоятельно держать чашку, вилку или даже мелкие предметы. Это резко снижает независимость и качество жизни. Немецкие исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) разработали мягкую пневматическую перчатку-экзоскелет, которая помогает восстанавливать хват с помощью искусственного интеллекта и мышечных сигналов.
Устройство не похоже на жёсткие роботизированные экзоскелеты. Оно выполнено в виде лёгкой тканевой перчатки с надувными воздушными камерами, которые мягко сгибают и разгибают пальцы и запястье.
Как работает умная перчатка-экзоскелет
В перчатке размещено 13 пневматических трубок-актуаторов, которые точно управляют давлением воздуха в отдельных камерах вдоль пальцев и запястья. При необходимости система надувает нужные камеры, помогая пальцам сгибаться или разгибаться, а также поворачивать запястье.
Управление происходит через электромиографию (ЭМГ) — датчики на предплечье считывают слабые электрические сигналы от мышц. Алгоритмы машинного обучения в реальном времени анализируют эти сигналы и с точностью до 97 % предсказывают намерение пользователя схватить предмет. Как только система «понимает», что человек хочет взять объект, она автоматически активирует нужные пневматические камеры.
Дополнительные датчики движения следят за переносом предмета и поддерживают достаточную силу хвата, снижая риск случайного падения. Вся конструкция сделана из недорогой ткани и воздушных камер, поэтому перчатка получается лёгкой, удобной и значительно дешевле традиционных жёстких экзоскелетов.
Результаты испытаний с пациентом
Технологию тестировали вместе с человеком, страдающим боковым амиотрофическим склерозом (БАС). У пациента сохранялось лишь ограниченное движение в первом суставе большого пальца. Датчик ЭМГ разместили на мышце flexor pollicis longus предплечья — даже слабых сигналов оказалось достаточно, чтобы запустить работу перчатки.
В испытаниях система правильно распознавала намерение схватить предмет примерно в 90% случаев. Пациент впервые за четыре года смог держать вилку, брать повседневные предметы и манипулировать небольшими блоками. Интересно, что всего пять минут тренировки с помощью простой видеоигры, управляемой большим пальцем, заметно улучшили результаты хвата.
Профессор Тобиас Вехтер (Tobias Wächter), невролог из клиники Passauer Wolf, отметил: «В принципе, эта перчатка может помочь людям с вялым параличом — например, тем, кто получил повреждение периферических нервов после аварий на мотоцикле или велосипеде, или пациентам с полинейропатией».
Почему это важно
Новая разработка сочетает доступность, комфорт и высокую точность распознавания намерений. В отличие от тяжёлых и дорогих жёстких экзоскелетов, мягкая пневматическая перчатка может использоваться в повседневной жизни, а не только в клинике. Она даёт людям с параличом рук реальный шанс вернуть самостоятельность в простых, но важных действиях — есть, пить, держать предметы.
Исследователи подчёркивают, что технология ещё на стадии испытаний, но уже показывает отличные результаты даже при очень слабых мышечных сигналах. В будущем такие устройства могут стать доступным средством реабилитации и повседневной помощи для тысяч пациентов с неврологическими заболеваниями и последствиями травм.
