Разработка чувствительного механического протеза руки: от простого захвата к контролируемым манипуляциям

Эволюция возможностей протеза

Инженеры Нейл Уайт и Пол Чеппел посвятили несколько лет созданию и усовершенствованию механической руки-протеза. На начальных этапах разработки функционал устройства был довольно ограничен: оно могло справляться с базовыми задачами вроде поворота ключа в замке или вскрытия консервной банки. Движение каждого пальца обеспечивалось индивидуальными миниатюрными моторами. Конструкторы уделили особое внимание большому пальцу, снабдив его способностью смещаться и вращаться, что существенно повысило надежность и универсальность захвата различных предметов.

Искусственная кожа и тактильные датчики

Одной из ключевых инноваций стала искусственная кожа, покрывающая протез. Она была оснащена целой сетью сенсоров. Эти датчики, среди прочего, могли измерять температуру окружающей среды, что позволяло системе избегать действий, потенциально опасных для самого устройства. Более того, на кончиках пальцев были установлены высокочувствительные сенсоры, определяющие контакт с объектом, вибрацию, силу давления и момент начала скольжения. Именно эта сенсорная система совершила прорыв, позволив руке аккуратно удерживать даже такой хрупкий предмет, как пластиковый стаканчик. Ранее подобные попытки заканчивались либо деформацией стаканчика из-за чрезмерного усилия, либо его выскальзыванием при недостаточном сжатии.

Снижение стоимости и перспективы управления

Важным аспектом разработки было стремление сделать технологию более доступной. Для этого вместо традиционных кремниевых микросхем инженеры применили интегральные схемы, нанесенные на гибкие полимерные пленки. На сегодняшний день работа над механической рукой продолжается: проводятся эксперименты, и функционал устройства постоянно расширяется. Конечной целью исследователей является создание интерфейса для прямого управления протезом силой мысли пациента, с помощью сигналов мозга. Пока же для управления используется комбинированная система, задействующая микрофоны и наушники.