Проект “Разработка системы реабилитации после травм нижних конечностей на базе коллаборативного робота KUKA”
Автор (ы)
Аффилиация
ГБОУ Лицей №1502 при МЭИ, г. Москва, 10 класс
Научный руководитель
Аннотация
В наше время роботехника развивается с космической скоростью, что может заметить даже далёкий от этой сферы человек. Но в последнее время особенно актуально стало роботизированные медицины. Страны всего мира борются за статус лучшей в этой сфере, и наша не стала исключением. В этом проекте мы хотим познакомить вас с одной из разработок в этой сфере, а конкретнее роботом, облегчающим восстановление конечностей после различных травм, над разработкой которого мы и работаем в данное время.
За последние годы доля травматизма в России заметно увеличилась, уступив по своей частоте только нарушениям в кровеносной системе. Согласно статистическим данным, травмы нижних конечностей занимают 2 место по распространённости, что показывает особую актуальность решения данной проблемы. Для лечения большего количества подобных травм требуется специальная реабилитация.
Наиболее эффективным реабилитации является выполнение физических упражнений, которые стимулируют ускорение восстановления и предупреждает последствия патологий. ЛФК стимулирует физиологические процессы всего организма, рассматривая как неспецифичный раздражитель, вызывающий общую реакцию всего организма и её местные проявления. Регулярные тренировки подготавливают его к постепенному увеличению физической нагрузки и человек постепенно адаптируется к нормальной жизни. ЛФК и ЛГ (лечебная гимнастика) состоят из динамических и статических упражнений, включающие также дыхательные и охватывающие все группы мышц. После постепенного приспособления организма к физической нагрузке вводятся упражнения на координацию и равновесие.
Однако проведение подобных реабилитаций в наше время затруднено, так как они требуют больших затрат силы, времени и денег. Для решения данной проблемы мы предлагаем создание нового робота KUKA LBR iiwa, который значительно облегчит подобные манипуляции и снимет часть работы с медицинского персонала.
Цель: разработать робот для облегчения реабилитаций травм нижних конечностей, который улучшит процесс восстановления пациента и существенно облегчит работу медперсоналу.
Задачи: изучить необходимую литературу и вынести из неё данные для работы, продумать механизм действия робота, написать программу для выполнения данных действий и разработать крепеж, приспосабливающий заводскую конструкцию к медицинскому применению.
Место и сроки выполнения работы: инновационный центр «Сколково», 01.09.2022-11.02.2023 гг.
Результат. Робот KUKA LBR iiwa имеет следующий механизм работы: при выполнении реабилитационного упражнения пациент лежит на кровати, поместив парализованную конечность в держатель. В виртуальной реальности он пошагово выполняет ряд упражнений. Записывается электроэнцефалография (ЭЭГ) и после расшифровывается для применения нейрокомпьютерного интерфейса (НКИ). В виртуальной реальности испытуемый видит перед собой участок пола с 6 плитками, на которые ему необходимо наступить. Для совершения действия человеку нужно сфокусироваться на нужном участке плитки и представить нужное действие. Распознав намерение пациента, робот выполняет это движение. В виртуальной реальности подопытный видит свою конечность без робота. В этот момент применяется система контроля тяги. Это позволяет синхронизировать нейронную активность при попытке воспроизведения произвольного действия, и афферентные сигналы, вызванные действиями робота.
На данный момент проект завершен и оправдал поставленные нами цели, сейчас он проходит экспертизу. В дальнейшем мы планируем доведение этой разработки до конца и её постепенное внедрение в медицинские учреждения для массового использования.
Содержание работы
Автор предпочел не показывать работу на сайте
Конкурс, в котором автор работы принял участие:
V Международный конкурс исследовательских проектов школьников “Древо жизни”, 2022/2023
Отрасль наук
Форма представления работы
Дата публикации работы: 13.04.2023
Добавить комментарий