Специалисты Университета Юты разработали самые совершенные протезы с искусственным интеллектом, " из когда-либо созданных человеком". Компания Ottobock- крупнейший в мире производитель протезов, уже подписала с учеными соглашение о сотрудничестве, с целью реализовать этот проект на глобальном уровне.

Utah Bionic Leg. University of Utah

"Наша @LabBionic [лаборатория бионической инженерии] разработала "бионическую ногу", самый совершенный бионический протез из когда-либо созданных. Теперь мы заключили партнерство с мировым лидером в области протезирования @OttobockUK, чтобы предложить ее людям с ампутацией нижних конечностей", - сообщил официальный аккаунт университета в Твиттере в минувшую пятницу.

"Цель партнерства - "оптимизировать возможности", объединив передовые технологии, такие как робототехника, искусственный интеллект, нейроинженерия, с производством, медицинскими услугами и уходом за пациентами", - заявил Томмазо Ленци, доцент кафедры машиностроения университета и директор лаборатории бионической инженерии.

"Мы хотим, чтобы передовые технологии как можно быстрее попадали из лаборатории на рынок. Это партнерство позволит нам сделать именно это".

Проект разрабатывался в течение нескольких лет с участием студентов и ученых университета.

Алек Макморрис, футбольный тренер, регулирует бионическую ногу в Университете Юты. University of Utah  

Как это работает?

Бионическая протез нога (Utah Bionic Leg) совмещает в себе двигатели, процессоры и передовой искусственный интеллект (ИИ), обеспечивая ампутантов силой и подвижностью для выполнения действий, которые обычный человек может воспринимать как нечто само собой разумеющееся.

"Это превосходный протез колена, несравнимый ни с одним из существующих в настоящее время продуктов", - подчеркнул Ханс Георг Надер, владелец и председатель совета директоров компании Ottobock, в среду во время совместной презентации.

Ампутанты полагаются на свои неповрежденные ноги и верхнюю часть тела, чтобы компенсировать недостаток поддержки, обеспечиваемой установленным протезом. С бионической ногой (UBL) эта проблема становится менее актуальной, поскольку увеличенная мощность протеза повышает его мобильность.

"Если вы захотите идти быстрее, он сделает это за вас и даст вам больше энергии. Кроме того, он может автоматически адаптироваться к высоте ступеней на лестнице, а также поможет вам преодолевать различные препятствия", - говорит Ленци.

Во время мероприятия по лицензированию компанией Ottobock технологии, лежащей в основе бионической ноги UBL. Tommaso Lenzi/Linkedin  

Технология работает как клетки мышечной ткани

Технология, с помощью которой изготовлена бионическая нога, "в принципе работает подобно клеткам мышечной ткани и нервной системы ноги", - говорит Ленци.

Для того чтобы определить положение ноги в пространстве, используются специально разработанные датчики силы и крутящего момента, а также акселерометры и гироскопы. Все эти устройства связаны с компьютерным процессором, который преобразует данные датчиков в движения суставов протеза.

Протез получает данные в режиме реального времени и подает питание на двигатели в суставах. Они в свою очередь обеспечивает поддержку во время ходьбы, в процессе вставания, при подъеме и спуске по лестнице, а также при движении через препятствия.

Умная система передачи "протеза ноги соединяет электродвигатели с роботизированными суставами. Эта оптимизированная система адаптирует поведение суставов для каждого вида деятельности, "как переключение передач на велосипеде".

Благодаря роботизированным суставам колена, лодыжки и пальцев ног пользователи могут эффективно управлять протезом в течение длительных периодов времени, точно так же, как если бы у них была интактная конечность.

"Это совершенно другое. Это намного техничнее и позволяет делать намного больше, к тому же требует намного меньше энергии. Для меня это действительно большое преимущество", - сказал Алек Макморрис, (тренер школьной команды по футболу, потерявший ногу), который последние пять лет тесно сотрудничает с проектом.

В рамках проекта будет профинансирована новейшая система анализа движения, включающая в себя лестницу и беговую дорожку с датчиками силы, 3D-камеры для захвата движения и другие инструменты. Весь это комплекс мер позволит оценить, насколько бионическая нога (UBL) приносит пользу пользователям, и определить возможные варианты усовершенствования технологии.

Источники: Journal Interesting Engineering, University of Utah  
1. (https://www.coe.utah.edu/2019/08/28/bionic-leg-powered-by-ai/)
2. (https://interestingengineering.com/innovation/utah-bionic-leg-most-advanced-ai-prosthetics)