Кибернетическая рука как сделать
Обновлено: 08.07.2024
Наука биомехатроника, объединившая в себе медицину и робототехнику, по праву считается одним из перспективнейших направлений развития высоких технологий. Хотя биомехатроника только начинает свое становление, ученым из разных стран мира уже удалось достичь много в кибепротезировании. Правда, аугментация человека подразумевает не просто замену больного органа киберпротезом, а получение с его помощью сверхчеловеческих способностей (силы, ловкости и чувств).
Кибернетические руки
Долгое время протезы конечностей представляли собой примитивный муляж, двигать которым было практически невозможно. Провести микрореволюцию в протезировании рук удалось шотландской компании Touch Bionics. Ее киберпротез i-Limb возвращает человеку возможность использовать руку: носить тяжести и хватать пальцами мелкие предметы.
Для установки i-Limb не требуется хирургическая операция: киберпротез управляется с помощью датчиков, подсоединенных к мышцам предплечья. Соответственно, чтобы пошевелить киберрукой достаточно напрячь мышцы так, если бы это была настоящая рука.
Владельцы i-Limb утверждают, что временами возникает ощущение, что киберпротез – это их настоящая рука. Конечно же, это ощущение обманчиво и на самом деле его формирует мозг на основе былых воспоминаний.
Touch Bionics i-Limb
Киберпротез i-Limb является одним из самых доступных, но далеко не самым высокотехнологичным. Американское оборонительное агентство DARPA финансирует сразу два проекта по биомехатронике, которым удалось продвинуться по сравнению с i-Limb чуть ли не на десятилетие вперед.
Большие надежды DARPA возлагает на киберруку собственной разработки, которая управляется не мышцами предплечья, а мозгом. Для этого в мозг вживляется микрочип, который регистрирует сигналы нейронов и передает их протезу. Главное преимущество проекта DARPA – высокая точность движений, что позволяет манипулировать чем угодно, хоть музыкальными инструментами.
Финансирует DARPA и альтернативный проект по созданию киберруки Deka Luke Arm, автором которого является американский изобретатель Дин Кеймен. На его стороне модульная конструкция, которая позволяет легко подстраивать киберпротез под нужды конкретного пользователя. Управляться Luke Arm может той частью тела, которой пожелает владелец, например ступней. То есть чтобы двигать киберрукой, достаточно притопывать ногой.
Deka Luke Arm
В тех же случаях, когда рука не утрачена, но из-за проблем с нервной системой потеряла возможность двигаться, на выручку придет Possessed Hand. Устройство одевается на руку и стимулирует мышцы согласно заданной программе, а потому может помочь и здоровым людям. Например, желающим научиться играть на скрипке, лепить из глины или жонглировать шарами.
Possessed Hand
А это уже является, по сути, аугментацией человека, при которой, главное, не приходится жертвовать здоровой конечность ради кибернетической, пусть даже более доскональной. Правда, проект Possessed Hand еще довольно далек до финальной стадии разработки.
Кибернетические ноги
С инженерной точки зрения киберпротезы ног создать проще, ведь в данном случае не требуется имитировать точные движения пальцев. Но есть и другая сложность: требуется эффективная амортизация, иначе при быстрой ходьбе человека будет сильно шатать.
Сложнейшую по своей конструкции кибернетическую ногу создали в американском Университете Вандербильта. Состоит она из большого количества сенсоров и моторов. Первые определяют положение ноги в пространстве, а вторые в ответ движут искусственными суставами.
Такой киберпротез позволяет с легкостью садиться и вставать, а также ходить по лестнице, на что не способны большинство аналогов. Весит приспособление всего 4 кг, а на одном заряде батареи может проработать три дня в щадящем режиме либо одну интенсивную прогулку на полтора десятка километров.
Кибернога Университета Вандербильт
Альтернативная разработка – киберпротез Power Foot – способна имитировать нажим человеческой ноги. Ее творцом является Хью Херр, профессор Массачусетского технологического института. Он лишился обеих ног, из-за чего испытывает Power Foot лично на себе.
Хью Херр – один из светлых умов современной биомехатроники
Еще одним направлением развития ножных кибепротезов являются сменные насадки для спорсменов. Так, южноафриканский бегун Оскар Писториус с пружинящими протезами Flex-Foot участвует в соревнованиях наравне со здоровыми спортсменами и даже сумел выступить на Олимпиаде-2012 в Лондоне. Это еще раз доказывает возможности современной биомехатроники и силу человеческого духа.
Легкоатлет Оскар Писториус по прозвищу Blade Runner
Кибернетические глаза
Протезирование конечностей – лишь простейшая из возможных задач. Куда сложнее симулировать работу человеческих глаз и наладить взаимодействие с отвечающими за зрение участками мозга. До полноценной замены глаза еще очень и очень далеко, но работа в этом направления идет полным ходом.
В случае проблем с центральным зрением может помочь встраиваемый прямо в глаз миниатюрный телескоп под названием CentraSight от компании VisionCare. Он перенаправляет изображение на здоровые участки глаза, отвечающие за периферийное зрение. Правда, несколько месяцев уходит на обучение человека пользоваться периферийным зрением вместо центрального.
VisionCare CentraSight
Министерство энергетики США финансирует проект по созданию искусственной сетчатки Argus. Решение состоит из очков с камерой и передатчика, который транслирует изображение на электроды на задней стенке глаза. Но беда в том, что электроды пока не способны передавать в мозг четкое изображение. Картинка получается черно-белой и крупнозернистой.
С каждым годом ученым из проекта Argus удается все больше повышать разрешение изображения. Так, первая версия содержала всего шестнадцать электродов (де-факто пикселей), тогда как последняя – уже двести, чего достаточно для распознания лиц отдельных людей.
Немецкая компания Optibionics работает над схожим проектом, но вместо очков с камерой предлагает встраивать в глаза фотоэлементы. Но и тут возникает проблема с передачей большого объема цифровых данных в мозг.
Помимо вышеупомянутых типов киберимплантов существуют и другие способы аугментации человека. К примеру, экзоскелеты дарят сверхчеловеческую силу, а кибернетические контактные линзы помогают лучше видеть в темноте.
Пока биомехатроника помогает людям с физическими недостатками и инвалидам, но многие из данных исследований финансируются военными ведомствами, значит в будущем могут применяться в программах вроде Future Soldier
Будущее человечества, красочно показанное в компьютерной игре Deus Ex: Human Revolution, вполне может оказаться реальным. По большому счету, мы уже живем в мире киберпанка, описанном в начале 80-х писателями-фантастами одноименного направления. И возможный конфликт между обычными людьми и кибернетически улучшенными представителями человечества уже не кажется таким фантастическим. Уже сейчас многие легкоатлеты не довольны конкуренцией c Оскаром Писториусом, которому пружинящие протезы, по их мнению, дают определенное преимущество.
Илон Маск
Джонни Сильверхенд IRL.
С момента анонса Cyberpunk 2077 прошло столько времени, что киберпанк стал реальностью – импланты и аугментации уже не выдумки фантастов. Посмотрите сами, насколько далеко зашла наука.
Импланты рук
Сейчас протезы рук не слишком похожи на аугментации из видеоигр – они все еще не способны полноценно заменить утерянную конечность. Основная проблема – воссоздание мелкой моторики. Такие действия как чистка зубов или завязывание шнурков требуют совершенствования.
Зато управление такими протезами еще в 2015 году осуществлялось силой мысли. Американец Лэс Бо получил кибер-руки спустя 40 лет после несчастного случая, в котором он потерял конечности. Теперь же он контролирует кибернетические протезы с помощью сигналов нервных окончаний мозга.
Кибер-ноги
А вот с нижними конечностями все намного лучше. Еще в 2014 году ученый Хью Герр заменил себе ноги, потерянные после критического обморожения. Вся его жизнь после этой трагедии была посвящена бионике – детальному изучению движений ног и проектированию протезов.
Сейчас люди с кибер-ногами спокойно танцуют, бегают, плавают и даже карабкаются по скалам. Сам Герр активно занимается скалолазаньем.
Экзоскелеты
Другой вид реабилитации конечностей человека – экзоскелеты. Они не заменяют утерянную конечность, но помогают вновь заработать существующим рукам или ногам за счет электроники и стимуляции мышц. В теории, экзоскелеты могут помогать здоровым людям в подъеме тяжестей. Но на практике такого распространения они пока не получили
Хотя это дело времени. Уже сейчас на YouTube можно найти ролики, где энтузиасты создают небольшие экзоскелеты рук всего за 100 долларов и пару дней своего времени. Но такие любительские протезы способны поднять не более 10 килограмм.
Глаза
Имплантация не ограничивается конечностями человека. Бионические глаза активно разрабатывают несколько лет. Впервые об успешных испытаниях объявили в 2015 году – тогда международный коллектив медиков представил кибер-сетчатку Argus II.
Выглядит устройство как очки с мини-камерой. Через камеру передается изображение на компьютер, там информация обрабатывается и в закодированном виде возвращается в очки. Они отсылают сигнал к сетчатке глаза, а имплант запускает процесс стимуляции. Человек получает световые импульсы, которые он должен обработать самостоятельно. Это исследование открыло путь к применению кибер-глаз в медицине.
Сейчас наука сделал еще один шаг вперед – существуют кибер-линзы, которые повышают остроту зрения человека и уменьшают затраты энергии нашего мозга на зрение. Они способны избавить людей от головной боли и утомления при долгой работе за экранами.
Импланты мозга
В 2016 году Илон Маск начал работу над чипированием мозга человека. Чипы Neuralink вживляются под кость черепа и отслеживают передоваемую через мозг информацию. Имплант в будущем должен помочь в лечении болезни Альцгеймера, паралича и деменции – через нейроинтерфейс человек сможет контролировать мускулы лица и вернуть им подвижность.
Но пока что чипы внедряют только в мозг свиней. Об успешном чипировании впервые сообщили в августе 2020 года. Свинки живут счастливой полноценной жизнью, только информация с их мозга считывается устройством.
Пока же основным имплантом для мозга человека остается слуховой аппарат. Он известен уже несколько десятилетий – еще в 1960-х появились первые нейропротезы, которые преобразовывали внешние импульсы с микрофона в понятный человеческому уху сигнал. Но, по словам ученых, уже к 2040 году люди будут обмениваться мыслями с помощью чипов – кажется, помимо сливов с iCloud нас ожидают кражи собственных идей прямо из мозга.
В нем у детей и взрослых без рук есть суперспособности, а киберстроители развивают технологии в протезировании.
Покупая наш мерч, мы перечисляем прибыль в благотворительный фонд, а вы помогаете детям без рук стать частью технологичного мира.
Мы создали комикс “КИБИБОЙ”, в котором рассказали историю о герое, который стал олицетворением доброты, смелости и преодоления. Вдохновением на создание этого комикса стала история Тимофея из Брянска.
Покупая комикс, вы помогаете другим детям и взрослым приблизить исполнение мечты — получить функциональный протез-гаджет.
На пожертвования мы оказываем помощь детям и взрослым, нуждающимся в высокотехнологичной реабилитации, а именно, в получении активных протезов рук и возможности жить полноценной жизнью.
Истории кибер-людей и киби-героев
Миллионы людей на планете живут без рук.
От рождения или в результате травмы.
Но только 20% из них используют протезы.
И только 2% используют функциональные протезы.
В России — этих людей десятки тысяч. Детей и взрослых.
- Незнание о возможностях современного протезирования.
- Финансовая или фактическая недоступность.
- Неверие, что современные технологии способны изменить их жизнь к лучшему
- Непонимание, что от активности каждого пользователя зависит развитие технологий.
Поделитесь информацией
Каждый репост приближает момент, когда очередной ребенок получит новую киберруку. Для каждого из них это исполнение мечты и новые возможности.
В конце теста мы покажем какие протезы доступны по госпрограмме и откроем доступ к чек-листу для получения протеза бесплатно!
Бионические протезы позволяют людям, оставшимся без ноги или руки, жить полноценной жизнью. Но по факту ими пользуются лишь 10% людей, лишившихся конечностей. Могут ли бионические протезы в будущем сделать из нас киборгов? И почему этого еще не произошло?
Как устроены бионические протезы?
Бионическим считается протез, который частично или полностью заменяет утраченный орган и выполняет его функции. Важно: к бионическим не относят косметические протезы, которые просто создают видимость руки или ноги. Например, рука, которая не двигается, а просто висит — это косметический протез. А если она может сгибаться и двигать пальцами — бионический.
Самые простые бионические протезы — механические: они сгибаются и разгибаются за счет оставшихся мышц. В более сложных используют датчики, которые реагируют на нервные импульсы и воспроизводят более сложные движения — даже мелкую моторику. Наконец, сейчас появились протезы, которые соединены с мозгом, и отвечают на его сигналы напрямую, минуя мышцы.
Но обо всем по порядку.
Эволюция бионических протезов
Первые протезы появились более 3 тыс. лет назад, в Древнем Египте. Это были деревянные пальцы, которые защищали от мозолей при ходьбе в сандалиях.
В XVI веке немецкий рыцарь Готфрид носил железную руку, чьи пальцы сгибались при нажатии кнопки на ладони. Пишут, что с ее помощью он мог даже писать пером.
В XVIII—XIX веках в Викторианской Англии носили механические устройства, которые приводились в движение с помощью рычагов и гибких тросов. Протезы становились более функциональными — у них больше подвижных суставов — и эстетичными: их форма все больше похожа на настоящие конечности. Некоторые даже украшали чеканкой или гравировкой.
В XX веке протезы делают тяговыми: чтобы согнуть или разогнуть конечность, нужно потянуть за рычаг. На смену дереву и железу приходят облегченные металлы и пластик. В итоге протезы становятся легкими — исчезает дисбаланс между травмированной частью тела и здоровой. Пластиковые модели еще и выглядели максимально реалистично, помогая обладателю справляться со стеснением при ношении протеза.
Первую бионическую руку в современном понимании этого слова сделали в 1993 году для Джона Кэмпбелла. Она приводилась в движение за счет датчиков, подсоединенных к мозгу и спрятанных под кепкой.
В 2007-м канадская Touch Bionics представила i-limb — первый широко доступный бионический протез. Эта рука весила всего 25 кг, обладала тонкими пальцами и открывала больше возможностей для мелкой моторики: от работы с мышкой до завязывания шнурков. Протез крепится на гильзе, легко закручивается и откручивается.
В 2010-м компания BeBionic представила на Международном конгрессе по протезированию и ортопедии в Лейпциге первый серийный протез. А первый широко доступный — Symbionic Leg — выпустила в 2011-м исландская Össur. В 2013 году она дополнила модель микропроцессорным управлением: теперь протез подстраивался под походку своего владельца.
Основанная в 1971 году, Össur стала одним из лидеров рынка, скупив с 2000 года 16 крупнейших производителей и стартапов. В 2019-м ее капитализация составила более $450 млн.
Следующим этапом стали протезы, управляемые при помощи мозга. В 2015 году Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны США (DARPA) испытала такой во время полета на авиасимуляторе F-35: им управляла парализованная женщина с помощью механических рук.
В 2018 году появились первые протезы для глаза — Argus II. Он помогает частично восстановить зрение за счет электростимуляции оставшихся клеток.
Современные протезы используют разработки робототехники, умеют имитировать индивидуальные жесты, передавать тактильные ощущения. Наконец, экзоскелеты — это переходный этап: они не заменяют утраченные органы, а дополняют, расширяя возможности человека. С их помощью люди без физподготовки могут поднимать тяжести, а парализованные — двигаться.
Сколько стоят бионические протезы (и почему так дорого)
По данным исследовательской компании Grand View Research, объём мирового рынка роботизированных протезов в 2016 году составлял $790,8 млн. Прогноз на 2025-й — до $1,75 млрд. Рынок растет вслед за развитием технологий, а также — количеством ампутаций и их спонсированием за счет НКО.
По данным американской аналитической компании Frost & Sullivan, средняя цена современных усовершенствованных протезов варьируется от $5 тыс. до $50 тыс.
Протез Bebionic стоит более $10 тыс., i-limb — от $60 тыс. до $120 тыс., бионический глаз Argus II — около $150 тыс.
В России бионическая рука обойдется от 100 тыс. до 1,5 млн руб.
Пока протезы так и не стали массовыми, а их разработки обходятся достаточно дорого, объединяя инженеров, биологов, медиков. При этом создаются протезы каждый раз индивидуально: гильза, к которой крепится бионическая рука или нога должна идеально подходить по форме и размеру. Иногда для этого приходится делать несколько моделей, а на тренировки и реабилитацию уходят недели.
В большинстве случаев протезы оплачивает страховая компания или государство — как в России. Но для этого нужно пройти много инстанций и медкомиссию, и выбор моделей будет очень узким.
Самые-самые: руки из Lego, ноги для спортсменов и супермоделей
В последние годы бионические протезы выполняют не только свою основную функцию — они стали чем-то большим: образом жизни, увлечением и даже модным аксессуаром.
Джейсон Барнс — барабанщик, который при помощи протезов рук играет на ударных быстрее, чем обычные люди
Уральский инженер-самоучка Виктор Благодир сконструировал кибернетическую руку специально для девушки, у которой от рождения не было кисти и которая мечтала быть скульптором.
Изначально Благодир не разбирался в этой области и даже не имел профильного образования. Затем он всерьез увлекся темой кибернетики и начал ее самостоятельно изучать, пишет Федеральное агентство новостей.
Затем Виктор узнал об истории Ани Держицкой – студентки Южно-Уральского государственного института искусств, у которой от рождения отсутствовала правая кисть, но девушка мечтала стать скульптором. Тогда Благодир сконструировал для нее протез и смог даже заставить искусственные пальцы слушаться своего владельца.
Читайте также: