киборги

Постов: 5 Рейтинг: 8112
570

3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов

Развернуть
Несколько лет назад поднялась волна интереса к 3D-печати как к новой интересной технологии, хотя первый 3D-принтер был создан еще в 80-х годах двадцатого века. Но время шло, технологии развивались, и в какой-то момент купить 3D-принтер стало реальностью. Настольный принтер, конечно, стоит не как микроволновка или тостер, но при желании его стоимость весьма подъемна.

Стало возможным создавать разные предметы: от кружек и формочек для печенек до украшений. В какой-то момент где-то кому-то пришла мысль сделать при помощи аддитивной технологии (эдак альтернативно называется 3D-печать) протез. Кто стал первопроходцем в этом деле, сложно сказать - похожие проекты появились в Америке, Южной Африке, Европе. Да, и честно признаться, не очень важно тут быть первым, главное - это дело за добро.

Причин использовать эти технологии (а видов 3D-печати существует несколько и все со своими особенностями, о них можно узнать у гугла) есть много. Мы — команда Моторика — используем технологию выборочного лазерного спекания (selectve laser sintering), а в качестве материала — полиамид. Основные преимущества этой технологии и материала для нас это:

- качество деталей
- возможность быстро вносить изменения в конструкцию (это особенно нравится инженерам)
- возможность масштабирования производства/скорость производства деталей

А еще изначально полиамид белый, поэтому готовые детали можно красить в любой цвет, что очень нравится нашим юным пользователям.
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
Как все начиналось

Как и для многих по всему миру для нас все началось с доступного опенсорсного проекта по созданию протезов. Мы взяли 3D-модель, напечатали ее, собрали, нашли первого испытателя. Уже полусобрав протез, мы увидели, что у конструкции есть недочеты. Один из наиболее существенных — это отставленный в сторону палец. С таким пальцем сложно нормально взять и удержать предмет. И тогда пришло время начать свою разработку с нуля. Принцип работы всех 3D-печатных механических протезов одинаковый, но конструкция и дизайн отличаются. Мы хотели создать свою, и понеслось!

Мы дискутировали, приходили к согласию, пробовали новые решения: крепления, дизайн, форма — работали над всем. Не обходилось и без промахов, но это естественный путь, ошибки помогают совершенствоваться.

На фотографиях ниже самый первый опенсорсный протез, который мы установили три года назад, и один из последних.
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
Еще одна трудность, с которой мы столкнулись позже, — это то, что у людей разные травмы, разные культи, и ставить всем одну и ту же модель протеза, просто увеличивая или уменьшая ее размер, не выйдет. У кого-то нет пальцев совсем, у кого-то пальчики частично есть — каждый протез должен подходить своему владельцу, быть не просто функциональным, но и удобным.

Почему не опенсорс

Еще собирая первый протез мы кинули клич на поиск людей, которым протезы нужны, и неожиданно таких людей оказалось много. Учитывая на тот момент, что все эксперименты с конструкцией мы проводили на свои деньги, помочь всем-всем мы бы просто не смогли. А еще вдруг оказалось, что детям уже через 5-6 месяцев надо менять протез, потому что рука растет и ребятишки просто вырастают из протеза. А это еще дополнительные расходы. Тут мы поняли, что долгосрочно создавать протезы по западной опенсорсной схеме мы не сможем. В Америке и Европе очень развита система грантов, команда с хорошей разработкой может получить приличную сумму на развитие и совершенствовние своего продукта, а вот в России с грантами на благотворительность все как-то нерадужно.

Перед нами встал выбор: делать протезы, пока хватит денег, или выбрать другой путь, более сложный, долгий, официальный. У второго пути было важное преимущество: если мы выбираем его, то у нас появляется шанс не просто устанавливать протезы людям, а повлиять на всю систему протезирования в России. Звучит, конечно, дерзко)
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
Но для нас это стало целью. Со временем мы сформулировали свою миссию: мы создаем не протезы, а крутые гаджеты, которых не стесняются, которые превращают детей (и взрослых, кстати, тоже) в супергероев. Даже героя своего придумали — Киби.
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
Так получилось, что поначалу мы делали в основном детские протезы. Важно было не навредить здоровью детей — это тоже стало весомым аргументом, чтобы идти не в опенсорс, а по "официальной дорожке". Для этого было необходимо, чтобы наш протез прошел сертификацию и медицинские комиссии могли рекомендовать его к установке.

Какие протезы у нас есть

Сейчас у нас есть разные протезы: тяговые и бионические, все разработаны нашими инженерами. Тяговые в свою очередь тоже двух видов: протезы кисти и протезы предплечья.
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов
Тяговые работают по простому механическому принципу: есть специальные тросики, пропущенные сквозь пальцы; когда человек сгибает запястье или локоть, то тросы натягиваются и пальцы сжимаются. Можно что-то схватить и удержать. Чтобы отпустить предмет (или объект, например, кота:), запястье или локоть разгибаются. На гифке показан принцип работы тягового протеза кисти:
3D-печать за добро: делаем протезы рук и киборгов GIF
На тяговых протезах есть специальное крепление, на которое можно надевать разные насадки, которые упрощают жизнь или добавляют крутости:) Насадки бывают разные: под столовые приборы, под карандаши, под палитру, фонарик, скакалку, пульт от квадрокоптера, под смартфон, плеер, под лего. На самом деле можно придумать любую насадку и сделать ее, главное, чтобы она приносила пользу или радость своему пользователю.

Биоэлектрические протезы — это то, что называется роборукой. Он работает по более сложному принципу, а в качестве источника питания использует аккумулятор. У нас пока есть только бионический протез кисти. Специальные датчики, которые прячутся в предплечье, считывают электрический сигнал. Сигнал обрабатывается и передает команду на сжатие — пальцы сжимаются. Другими словами, чтобы что-то взять, нужно напрячь мышцы предплечья. В зависимости от силы напряжения мышц сила схвата будет меняться: например, легкое напряжение мышц даст сигнал пальцам взять что-то "нежно", например, яйцо, не сломав при этом скорлупу.

Недавно мы испытывали бионический протез на разных съедобных вещах. Что из этого вышло, можно посмотреть на ютубе — https://youtu.be/KkDFSqJdZpA

У бионического протеза тоже есть своя фишка — с его помощью можно расплачиваться в магазине. В протез встроена миниатюрная карта — минитэг, с ее помощью можно оплачивать покупки в магазине или протез в общественном транспорте в одно касание. Об этом у нас тоже есть ролик — https://youtu.be/EZCAIXDhDRY.

Почему бесплатно

Наверное, учитывая российские реалии, сложно поверить, что протезы можно получить бесплатно. Это не очень просто, но возможно. Если многим здесь будет интересно почитать, что для этого нужно собрать и пройти, пишите в комментариях, мы напишем инструкцию простым понятным языком.

А пока расскажем про два вида "бесплатности" протезов. В первом случае государство оплачивает протез, а во втором человек, которому нужно техническое средство реабилитации (он же протез), оплачивает его сам, а затем подает документы на компенсацию.

В обоих вариантах есть свои тонкости: в первом иногда приходится очень долго ждать, а во втором нужно учитывать, что сумма компенсации во всех регионах России разная. И момент, важный во обоих случаях: протез должен быть сертифицирован на территории России. И вот она причина, почему мы не один месяц ждали, пока протез пройдет эту самую сертификацию — мы хотели, чтобы люди получали наши протезы бесплатно.

Что дальше?

Останавливаться на достигнутых результатах мы не собираемся. Уверены, что есть еще куда расти и что улучшать. В одном только биоэлектрическом протее мы хотим улучшить сопротивление статическим нагрузкам, чтобы на него можно было опираться или повиснуть на нем. Также увеличим и число хватов.

Конструкцию тягового тоже можно оптимизировать, мы и сейчас вносим различные изменения в конструкцию и тестируем.

Дальше мы собираемся продолжать разработку и совершенствование наших протезов: и бионики, и тяговых. В самых ближайших планах — разработка детского бионического протеза, который в России до нас прежде не производил.
1398

О пикабу на других ресурсах, я в нас не сомневался))

Развернуть
О пикабу на других ресурсах, я в нас не сомневался))

2587

Будни российского киборга

Развернуть
Увлекаюсь робототехникой, особенно интересны достижения в протезировании. Наткнулся на интересную статью от обладателя биоэлектрических протезов из Воронежа.


Привет, меня зовут Константин и я обычный российский киборг.
Будни российского киборга
Мои руки — это биоэлектрические протезы. Каждый день высокие технологии помогают мне жить нормальной жизнью. В этом блоге я буду подробно рассказывать, каково это — быть немного бионическим в наше время. А еще вы узнаете, каких крутых киборгов подготавливают в компании «Моторика», и о том, какие современные протезы существуют в реальности, а какие — только в красивых видео на ютубе.


В этом блоге не будет сюсюканий и историй преодоления инвалидности — оставим это Андрею Малахову. Приходит время терминаторов и киборгов. И они уже среди вас, просто об этом почти никто не знает. Кому интересно, добро пожаловать под кат.


Киборг или инвалид?


Конечно, слово «киборг» я использую для красного словца. Вот пара определений этого термина:


Биологический организм, содержащий механические или электронные

компоненты, машинно-человеческий гибрид (Википедия).


Человек, изменяющий и модифицирующий себя путём различного рода экспериментов со своим внешним видом, вживляя в отдельные части своего тела и в кору головного мозга металлические фрагменты, биочипы, чипы (Толковый словарь Ефремовой)


Мои протезы не являются частью организма. Они не подключены к нервам, да и никаких специальных хирургических операций для их установки проводить не нужно. Так что технически я не киборг, но все-равно предпочитаю определять себя именно так.


Я убеждён, что развитие науки и техники уже в обозримом будущем превратит миллионы инвалидов в настоящих сверхлюдей. Пока мои бионические протезы не могут чувствовать и они не управляются напрямую мозгом, но тем не менее я ощущаю себя киборгом-первопроходцем. По уровню развития я бы сопоставил современные протезы с мобильными телефонами в начале 90ых — перспективы огромные, но реализация еще так себе.


Про протезы


Я — счастливый обладатель наверное самых известных в Интернете высокофункциональных протезов рук Bebionic3 и более простых биоэлектрических кистей Myofacil:
Будни российского киборга
Bebionic3
Будни российского киборга
Myofacil

Вкратце о принципе работы бионических (миоэлектрических/биоэлектрических) протезов. В культеприемной гильзе протеза находятся 2 ЭМГ-датчика, которые плотно прижаты к двум мышцам предплечья — упрощенно эти мышцы называют сгибателем и разгибателем. Когда я напрягаю разгибатель (мышцу с наружней стороны предплечья), то кисть раскрывается. Когда напрягаю сгибатель — рука закрывается:
Будни российского киборга
Иллюстрации из книги 1968 года “Беседы о бионике”. Кстати, первая биоэлектрическая кисть была изобретена в Советском Союзе в 1958 году.


Bebionic3 способен выполнять 14 различных хватов. Их переключение выполняется при помощи тех же двух сигналов. Когда кисть полностью раскрыта, достаточно послать еще один сигнал на раскрытие и включится другой хват, о чем пользователя информирует звуковой и вибросигнал. Различные паттерны хватов переключаются нажатием вот этой кнопки на внешней стороне ладони:
Будни российского киборга
Об управлении и характеристиках протезов я в будущем сделаю отдельный пост, а пока можете прочитать об этом в моем интервью.


По сравнению с большинством российских ампутантов мне очень повезло, ведь у меня высокотехнологичные протезы, к тому же сразу две пары. В настоящий момент в России все очень плохо с получением нормальных протезов за счет государства. Вообще получение технических средств реабилитации в нашей стране — это большая проблема. В будущем обязательно об этом отдельно напишу.

Почему меня бесят монеты


С бионическими протезами я живу 2 года и пожалуй самое трудное в моей жизни — принять себя. И еще тяжело поднимать монеты с ровной поверхности.


В настоящий момент ни один из изобретенных человеком протезов не может полностью заменить руку. Это особенно очевидно, когда необходимо совершить сложную манипуляцию — завязать шнурки, почистить картошку, достать карточку из кошелька. Вообще процесс доставания предметов из кармана очень напоминает вот это:
Будни российского киборга
Рука-клешня опускается в карман, закрывается и, может быть, ты что-то достанешь. Или нет. Хорошо, что можно пробовать сколько угодно раз и это бесплатно.


Проблема в том, что в протезах нет обратной связи, поэтому почувствовать предмет ты не можешь. Чтобы взять предмет в руку, его нужно видеть. Хотя с опытом я научился понимать, взял ли я предмет или нет, по звуку двигателей в кисти, но в шумном месте этот навык бесполезен.


Но самое ненавистное для меня — это монеты. Самый ад начинается, когда нужно поднять монетку с плоской поверхности. Протезы не позволяют поднимать настолько маленькие предметы, у них нет ногтей, чтобы подцеплять монетки. Приходится довольно долго возиться. Мне помогает такая техника: одной рукой нужно нажимать на край монетки, чтобы приподнялся другой край и монетку можно было схватить. Из-за этого, чтобы забрать сдачу в магазине, мне приходится долго копаться под прицелом удивленных взглядов продавцов и зевак. Бррр. Поэтому я привык расплачиваться картой, а если такой возможности нет — принципиально не забираю сдачу. Аналогичная ситуация происходит в общественном транспорте. В моем родном Воронеже проезд оплачивается наличными, поэтому перед тем, как сесть в автобус, я заранее зажимаю в руке необходимое количество монет:
Будни российского киборга
В общем, я всячески поддерживаю отказ от физических денег и повсеместный безнал. Думаю, что другие киборги меня поддержат.


Мой челлендж — быть обычным человеком


Учиться все делать заново, конечно, непросто. Сейчас своими руками я могу выполнять до 90% бытовых операций. Что-то получается лучше, что-то хуже, но я могу полностью себя обслуживать, путешествовать, работать и т.д. Но каждый день быть не таким, как все, вызывать изумленные взгляды, постоянно обращать на себя внимание — это мой основной дискомфорт. Высокотехнологичные протезы дают мне возможность быть самостоятельным человеком, но для всех вокруг я превратился в диковинку. И это понятно — людям свойственно глазеть на все необычное. Постоянно быть в центре внимания очень утомляет, поэтому в основном я ношу протезы Myofacil с косметическими перчатками. Перчатки “под кожу” при близком рассмотрении сразу же выдают киборга, но люди редко разглядывают чужие руки, а это значит, что я могу сходить за покупками и никто даже не заметит, что я — киборг. И для меня это важно. Я считаю, что подлинная киборгизация начнется тогда, когда мы не сможем сразу отличить обычного человека от биотехнологического.
Будни российского киборга
Источник
1263

Дерево киборг

Развернуть
Дерево киборг
Дерево киборг
2294

Киборг-вампир

Развернуть
Киборг-вампир