Проблема современных протезов рук заключается в том, что они остаются для пользователя «немыми». Даже самый совершенный бионический манипулятор лишь исполняет команды, но не возвращает информацию обратно в мозг. В результате человек вынужден непрерывно следить за движениями протеза глазами, что создает колоссальную когнитивную нагрузку. Мировой опыт премиальных решений, таких как Vincent или Psionic, доказывает: наличие даже простой вибрационной обратной связи значительно улучшает пользовательский опыт и делает контроль над искусственной рукой интуитивным.
Команда радиофизического факультета ТГУ под руководством аспиранта Андрея Косторного пошла по пути создания модульной системы «электронной кожи». Вместо того чтобы встраивать датчики в конструкцию протеза, они разработали накидной аксессуар, который можно совместить практически с любым уже приобретенным пользователем устройством без внедрения внутрь. Это делает технологию осязания доступной широкому кругу людей за приемлемый чек.
Проект базируется на междисциплинарном подходе принятом на радиофизическом факультете. Научный руководитель, кандидат биологических наук Сергей Владимирович Побаченко, является преемником научной школы Ярошенко А.А., который еще десятилетия назад заложил фундамент электрокожной коммуникации в СССР.
Специфика кафедры космической физики и экологии, на которой объединены как сильная медицинская и биологическая база так и фундаментальные знания радиофизики и электроники, позволила команде создать специфическую систему знаний и компетенций. Они были использованы для построения устройства стимуляции и рассмотрения кожи не только как биологического объекта, но и как электрической схемы в системе передачи сообщений. Сергей Владимирович помог адаптировать биологическую базу под современные технические возможности, изучая вместе с командой актуальные мировые исследования и направляя разработчиков в сторону создания именно тактильных ощущений, а не простого раздражения кожи или сокращения мышц.
История «Лапки» — это классический путь от лабораторного прототипа к бизнес-решению. Всё началось с выставки на факультете (СНИИ РФФ 2023), где технология осязания еще не имела наглядного применения. «Тогда это никого не впечатлило, — вспоминает руководитель проекта, аспирант Андрей Косторной, — мы поняли, что нам не хватает наглядности и боли на решение которой направлен проект». Тогда мы впервые решили приложить стимуляцию к протезам.
Трансформация идеи произошла благодаря интенсивной образовательной программе Акселератора. Работа с менторами и экспертами позволила команде выйти из «инженерного туннеля» и взглянуть на проект глазами потребителя. Важную роль сыграл Александр Попов из Центра инжиниринга и инноваций Томской области (ЦИИТО), который помог выстроить видение продукта и направил команду на путь глубокой проработки гипотез. А так же куратор проекта от акселератора Инара Чиликина.
За время акселерационной программы команда провела серию глубинных интервью (CustDev) с пользователями протезов, врачами-реабилитологами и инженерами из компаний «Моторика» и «Орто-Инновации». Это позволило выявить реальные боли: сложность работы с хрупкими предметами и отсутствие эмоционального комфорта, низкий срок жизни перчаток протезов. Сегодня команда готовит тестовые образцы MVP (минимально жизнеспособного продукта), чтобы собрать обратную связь в полевых условиях и проверить гипотезы о конечно продукте.
В основе устройства лежат несколько оригинальных технических решений, разработанных студентами РФФ:
Максим Титов спроектировал генератор тактильных импульсов. Использование биполярного способа стимуляции (аналогичного передовым решениям компании Lin.W) позволило минимизировать токи и напряжения, решив проблему нежелательного сокращения мышц под протезом.
Константин Соколов взял на себя разработку алгоритмов и графической оболочки. Созданная им программа-конструктор позволяет гибко настраивать тактильные стимулы, калибруя систему под индивидуальный порог чувствительности каждого пользователя.
Илья Андрияхин отвечает за силовую часть и энергопотребление модуля. Его работа с технической документацией и проработка контуров устройства позволили значительно уменьшить габариты системы, сохранив при этом высокую автономность.
В планах команды — выход за рамки простой вибрационной индикации. Следующий этап НИОКР будет посвящен методам электростимуляции для реабилитации тактильной чувствительности. В частности, исследователи планируют изучить влияние направленной стимуляции на купирование фантомных болей — одной из самых сложных проблем, с которыми сталкиваются люди после ампутации.
На текущий момент проект находится в фазе активного тестирования. Победа в Акселераторе ТГУ подтвердила востребованность подхода, при котором радиофизика становится инструментом для решения сложнейших задач в области протезирования и ассистивных технологий (технические средства и программные решения, разработанные для людей с ограниченными возможностями здоровья).
Блог проекта «Лапик» и пост (с видео) о том, как это работает.
Материал подготовлен на основе данных РФФ ТГУ и итогов Акселерационной программы ТГУ
