Станислав Муравьёв

Руки-роботы

Как выпускник НовГУ разработал детский бионический протез руки

Больше десяти лет назад студент НовГУ Станислав Муравьёв заинтересовался робототехникой. Он занялся созданием роботизированных рук, а потом понял, что их можно превратить в протезы, чтобы помочь перенёсшим ампутацию людям вести полноценную жизнь. Сейчас новгородец разрабатывает бионические протезы, позволяющие людям с ограниченными возможностями взять стакан, держать ручку или управлять компьютерной мышкой.

Станислав окончил инженерно-технологический факультет НовГУ в 2009 году по специальности «Промышленная энергетика».

— Поскольку моя специальность немножко из другого ключа, то изначально я долго занимался автоматизированными системами, энергосбережением», — говорит он.

Ещё во время учёбы Станислав начал работать на производственном объединении «Квант», предприятие помогло с воплощением его изобретения. Потом новгородец вышел на контакт со всероссийским обществом инвалидов, появились первые добровольцы для тестирования протеза. Весной 2018 года Станислав Муравьёв основал научно-исследовательскую компанию «Техбионик», которая теперь и ведёт разработки.

— Мне всегда была интересна тема робототехники. А бионические протезы конечностей — это одно из направлений прикладной робототехники и несёт, к тому же, социальную нагрузку, — объясняет Станислав.

Восстановить пальцы

По его словам, лет 15 назад стыдно было сказать, что занимаешься робототехникой. Сейчас же отношение общества изменилось. В каждой школе дети живо интересуются этой сферой.

— Особенность нашего проекта — в применении модульной конструкции, — рассказывает о своём изобретении новгородец. — Есть отдельные модули пальцев, и благодаря этому мы собираем протез под любую конфигурацию ампутации. Например, когда трёх пальцев нет. Либо можем сделать протез под полную ампутацию кисти.

Сейчас на рынке, в основном, представлены бионические протезы простой конструкции, изобретённой ещё в 1960 году. Они выполняют только одно действие: либо полностью раскрываются, либо сжимаются. У новых же бионических протезов в пальцах есть электроприводы, то есть каждый палец двигается отдельно, может сгибаться в фалангах. На руку одевается косметическая оболочка — перчатка из силикона или пластмассы, разных размеров, под любой цвет кожи.

Как работает протез

Для искусственной кисти по индивидуальному слепку делают специальное культеприёмное устройство, к которому она прикрепляется. Работает протез за счёт биоэлектрических сигналов мышц. С поверхностью кожи контактируют электроды, и, когда по мышце проходит биоэлектрический сигнал, протез его улавливает и даёт команду либо на схват, либо на выполнение другого действия.

— Новгородское правительство обозначило, что требуются детские бионические протезы, и мы на основе наших модулей сделали детский протез, — говорит Станислав Муравьёв. — В России детские бионические протезы вообще не представлены. Наш детский протез проще, чем взрослый, — пальцы двигаются синхронно. Но, в любом случае, он расширяет функции, которые с помощью протеза можно реализовывать. Плюс впервые в России мы внедрили в протез сенсорную систему обратной связи. Здесь расположены датчики силы давления, — показывает новгородец на кончики искусственных пальцев. — Например, человек берёт пластиковый стаканчик. Чтобы его не раздавить (он же не чувствует, когда стакан начнёт сплющиваться), протез определяет момент превышения силы давления и останавливает схват.

Протез «Техбионик» впервые оснастили аппаратной нейронной сетью. Она работает, как мозг человека. Мобильное приложение позволяет конфигурировать схваты протеза и обучать эту сеть.

— Человек нажимает «обучить», и ему предлагается, допустим, пять раз повторить протезом определённый жест. Протез жест «запоминает». Если человеку нужно переключить схват, — он сделал жест, а протез как бы сам его переключил. В дальнейшем протез буквально на лету распознаёт жесты, — поясняет основатель «Техбионик».

Кому нужны протезы

По словам Станислава, в России в протезах нуждаются около 7 тысяч человек, из них 57% — люди трудоспособного возраста, 43% — дети и пенсионеры. Взрослым протезы требуется менять раз в два года, детям — ежегодно.

В Новгородской области пока не нашлось желающих участвовать в эксперименте и опробовать новую разработку. Добровольца отыскали через социальные сети. К сотрудникам «Техбионик» обратилась многодетная семья из Ленинградской области. И летом 2018 года протез передали девятилетней Маше Гайдуковой, у которой врождённая аномалия правой руки. Сейчас протез совершенствуют: «Доработки касались не принципиальных пороков конструкции, а, например, был плохой контакт у провода, электрода. Мы его просто припаяли получше, и всё решилось». Раньше у Маши был неподвижный косметический протез, лёгкий, нагрузка была совершенно другая, поэтому для использования нового протеза сейчас делают специальное приспособление, чтобы зафиксировать руку.

— Вес протеза больше, чем вес косметического изделия, — порядка 300 граммов, поэтому мы будем делать такую вот штуку, — Станислав накидывает повязку на плечо и демонстрирует, как будет крепиться протез. — Это, можно сказать, отдельная разгрузка кисти. И с этим устройством ей будет ещё более комфортно.

Тяжёлые, как танк, дорогие, как квартира

Параллельное направление, которое хотят развивать в «Техбионик», — разработка роботизированных ортезов. Это приспособления для разгрузки, фиксации и коррекции повреждённого сустава или конечности, тренажёры, помогающие выполнять разные действия.

— Решения без двигателей есть, а решение, которое бы позволило ребёнку ходить и не было бы тяжёлым, как танк, — таких нет. Все современные экзоскелеты больше рассчитаны на силу, чтобы сто килограммов поднимать, для военных. А чтобы просто при вялом параличе, например, компенсировать часть мышечных затрат, таких решений мало, — поясняет Станислав Муравьёв.

Их разработка выходит дороже, даже просто потому, что требуется больше материала, одного только пластика около двух килограммов. Поэтому новгородцы ищут инвесторов, заинтересованных в реализации их идей. У «Техбионик» нет возможности нанять какую-то команду, в компании работают 3 человека на средства гранта Фонда содействия инновациям, который составил 2 миллиона рублей. Сейчас новгородцы оформляются в «Сколково», есть шанс получить грант в качестве резидента инновационного центра.

Пока «Техбионик» не может и выйти на рынок, потому что идёт этап завершения опытной эксплуатации протезов. Поскольку это ТСР, необходимо получить декларацию соответствия, сертификат безопасности.

На вопрос, как будет оцениваться протез в будущем, Станислав отвечает, что компания планирует добиться стоимости от 200 до 400 тысяч рублей в зависимости от сложности конечного изделия. Для сравнения: обычные отечественные протезы, кисть которых раскрывается и сжимается, стоят порядка 400 тысяч рублей, западные аналоги — от 700 тысяч рублей. Цены на высокотехнологичные бионические протезы, у которых все пальцы двигаются отдельно, за границей начинаются от 2 миллионов рублей. В России же такие просто не продают.

Государство позволяет получать протезы за счёт средств фонда социального страхования. Для Новгородской области денежный максимум, который выделяется на приобретение протеза, — около 400 тысяч рублей. «Соответственно, если человек хочет за два миллиона протез, — говорит Станислав, — ему скажут: «Пожалуйста, иди, покупай, мы 400 тысяч из этой суммы компенсируем». Либо человек покупает вот такое изделие, потому что оно входит в этот «коридор», либо то, что предлагаем мы. Чтобы люди могли получить протез бесплатно, очень важно в эту сумму попадать».

В будущем новгородцы планируют не только обеспечить людей с ограниченными возможностями современными протезами, сделанными под индивидуальные особенности, но и существенно снизить стоимость таких средств реабилитации.