Биомехатроника — помощь инвалидам или создание супер-человека
«…людей с ограниченными возможностями не бывает, ограничены лишь возможности технологий». Это слова Хью Герра, одного из главных идейных вдохновителей современного протезирования конечностей. Доцент Массачусетского технологического института, потерявший в альпинистском походе обе голени, является источником надежды и примером для людей с подобными проблемами. С того несчастного случая в 1982 году Герр посвятил себя разработке и усовершенствованию протезов. Он является одним из разработчиков коленного модуля Rheo Knee, также в его распоряжении есть даже «ноги» для альпинизма.
Миоэлектрический протез i-Limb Hand
История протезов
Борьба человека за расширение своих возможностей началась очень давно. Древнейшим образцом протеза считается большой палец ноги, найденный на древнеегипетской мумии. Ориентировочно возраст этой находки составляет более 2500 лет. Долгие века человечество не могло похвастаться успехами в области протезирования. Менялся только материал искусственных конечностей. В древнем Риме их начали делать из более прочных материалов: бронза, гипс. Однако протез оставался лишь физической заменой утраченной конечности, не давая возможности её прикладного использования. В средние века люди научились делать протезы более функциональными, они стали совмещать их с различными орудиями труда и боевыми приспособлениями. У рыцаря это могла быть булава или меч, ну а пират с крюком – это классика. Приспособления того времени изучались учеными, которые создавали космические скафандры. К началу 19 века врачи стали делать культю (оставшаяся часть после ампутации) округлой формы, специально предназначенной для ношения искусственных конечностей. Это на порядок увеличило функциональность протеза. Уже в следующем столетии такие приспособления были поставлены на конвейер. Однако скачок науки за последние десятилетия придал такой импульс развитию протезирования, что более чем 2000-летняя история «деревянной ноги» ушла в глубокую тень.
Волшебная биомехатроника
Биомехатроника – одна из новейших наук, изучающая взаимодействие биологических организмов и мехатронных агрегатов. Сейчас под мехатронными агрегатами понимают системы электропривода с исполнительными органами сравнительно небольшой мощности, способные обеспечить прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Плацдармом бурно развивающейся науки является разработка искусственных конечностей, а ее основным направлением — реагирование приборов на импульсы, подаваемые человеком. Сам протез представляет собой аппарат, включающий в себя множество электромоторчиков и насосных систем. На эти приспособления поступает сигнал с датчиков, которые прикреплены на сохранившейся части конечности. Эти импульсы генерируются сокращением мышц. Подобный «ручной» протез i-Limb был создан одной компанией в Шотландии. Он совершил революцию и подарил небывалые возможности людям, у которых отсутствует кисть руки. Теперь они могли брать небольшие предметы и носить умеренный груз, напрягая мышцы, которые уцелели. Сдерживающим фактором для применения высокотехнологичных протезов является их высокая стоимость. Аналогичные вышеописанной модели стоят от 25 до 35 тыс. долл. США и выше. В последнее время, по данной причине для изготовления протезов прибегают к использованию 3D принтера для получения протезов с меньшим функционалом, чем у биомехатронных, но за гораздо меньшую цену, в среднем от 10 до 150 долл. США.
Но развитие науки – это нескончаемый процесс. Сейчас разрабатываются модели, которые будут управляться не сокращениями мышц, а мозговыми импульсами. Финансирование подобных разработок осуществляется американским оборонным агентством DARPA. Микрочип, вживленный в мозг, обрабатывает сигналы нейронов и посылает их исполнительному механизму. Точность работы элементов протеза превосходит весьма смелые ожидания. Но это только вершина айсберга… Другой, совместный шведско-итальянский проект работает над «обратной связью» от исполнительного механизма. А это означает, что протез сможет сам подавать импульс мозгу, делая возможным тактильные ощущения. Люди с ограниченными возможностями смогут более полноценно жить. На данный момент это кажется невероятным, но человек-робот это не такая уж и далёкая перспектива.
Открывающиеся возможности
Несложно догадаться, что успехи на поприще протезирования обернули биомехатронику в орудие аугментации человека. Это искусственное усиление характеристик организма. Естественно, отрасль взяли под своё крыло военные структуры. Разработанные экзоскелеты наделяют человека суперсилой, контактные кибернетические линзы позволяют значительно улучшить видимость в темноте. Эти достижения науки скоро станут олицетворять более совершенного солдата.
Однако мирное проявление наследия биомехатроники тоже имеет большую значимость. Ведутся исследования возможности корректировки зрения, путём вживления миниатюрных телескопов. Также существуют проекты, позволяющие подавать на здоровые руки программируемый набор электрических сигналов, обучая человека некоторым способностям. Пока такие проекты находятся на начальных стадиях, но их возможные результаты просто поражают воображение.
Конечно, биомехатроника делает огромный вклад в улучшение качества жизни людей с ограниченными возможностями. Также она существенным образом участвует в эволюции человечества. Однако какие бы отношения не сложились у нас с кибермеханикой, мы должны сохранить духовное наполнение, которое и делает нас людьми.
