Новости

Главная » Новости   
    Последние новости

   

Протез, обученный нейросетью ходить

Технология использования нейросетей в протезе нижних конечностей была разработана студентами и учеными Центра проектной деятельности Дальневосточного федерального университета во Владивостоке.



Эта инновация позволяет протезу "учиться", подстраиваясь под пациента, и самому совершать нужные движения.

Команда направления "Нейротехнологии" переработала и усовершенствовала концепцию протеза ноги с использованием нейросетей, построила протокол сбора данных для обучения конкретно этой нейронной сети и протестировала полученные результаты.

В нынешних обстоятельствах исследования нацелены на использование того факта, что любые сигналы человека - сердцебиение, дыхание, мышечные сокращения - можно переводить, как и мозговые сигналы, в диагностические, управляющие.

В ЦПД придумали концепцию протеза, ступня которого может сгибаться под нужным углом. Первой модели не хватало мощности, и студенты переосмысли проект и сделали другие версии. При этом концепт сохранился вплоть до финальной конструкции.

Удалось увеличить степень свободы при использовании протеза, восполнить физиологическую потребность изменения угла поднятия стопы, а также ее доворота.

В итоге была придумана новая конструкция, которая выдерживает вес человека и может двигаться.

Протез базируется на трех точках опоры: пяточная кость и два пальца. В конструкции реализована возможность качания стопы и компенсация отталкивания.

При этом протез должен получать сигналы извне, чтобы "понимать", в какой момент стопа должна отталкиваться от поверхности.

Этот вопрос был решен с помощью обучения нейронных сетей. Основной концепт управления протезом был нацелен на снятие мышечных сигналов с конечности здорового человека.

Система датчиков, которые регистрируют сразу несколько показателей, закрепляется на ноге здорового человека. Они фиксируют положение конечности в пространстве, ее ускорение, углы поворота.

Также использовались миодатчики, чтобы регистрировать мышечные показатели, и датчики давления для получения информации о распределении нагрузки и прогнозирования фазы ходьбы.

Такая система в первую очередь была создана именно для получения данных для обучения нейронной сети. При этом ее нельзя использовать при носке протеза на нездоровой конечности: датчики сложно интегрировать под силиконовый носок, который надевается на культю, из-за возможного натирания.

Протез должен стать универсальным, так как его обучили на выборке различных людей со здоровыми конечностями - это шаг в сторону работы с индивидуальными особенностями походки.

По сути, никогда не сталкиваясь с человеком, протез может ходить сам. У него есть понимание паттернов движения, которые он отрабатывает в зависимости от того, какие сигналы получает.

Помимо этого, нейронная сеть проходит дообучение в процессе использования протеза, что позволяет человеку повысить комфорт его использования, меньше задумываться о том, как он пользуется протезом, ускорить процесс абилитации, что отражается на общем повышении качества жизни.



06.07.2021 | Aдмин

Вернуться назад