Экзоскелетные перчатки помогли сыграть на пианино

Японские инженеры создали мягкие экзоскелетные перчатки с пневматическим управлением. В отличие от жесткого экзоскелета, они сохраняют подвижность пальцев и не мешают шевелить ими самостоятельно. С помощью таких перчаток можно проводить медицинскую реабилитацию или чему-то обучаться, например игре на пианино. Статья опубликована в журнале IEEE Transactions on Haptics.

Искусственный экзоскелет — это внешний каркас, надеваемый на тело (или часть тела) и сопровождающий движения человека. Экзоскелеты бывают пассивные (стабилизируют движения или перераспределяют усилия) и активные (при помощи двигателей добавляют силы мышцам). Потенциально это может массово применяться для переноски тяжестей, реабилитации инвалидов и военными. Развитие экзоскелетов сдерживается отсутствием компактных источников энергии, но уже сейчас им есть ограниченное применение. Например, с их помощью можно облегчать бег, а недавно в Америке сделали пробную серию устройств для помощи грузчикам.

Нобухиро Такахаши (Nobuhiro Takahashi) и его коллеги сделали экзоскелет в виде перчатки, при помощи которой можно управлять движением пальцев. В нем почти нет твердых деталей, и он свободно сгибается в любом месте. Экзоскелет крепится на первые и последние фаланги пальцев, на запястья и на плечи. Между этими опорными деталями к каждому пальцу протянуты тяги от искусственных пневматических мышц, как сгибающих, так и разгибающих.

Перчатка имеет силу сжатия около восьми ньютонов (0,8 килограмм-сил) на каждый палец, и позволяет менять направление движения примерно 10 раз в секунду. В отличие от жестких конструкций, этот экзоскелет не ограничивает движения и не мешает даже в случае, если надет в выключенном состоянии.

Создатели видят устройству два основных применения. Во-первых, она может помочь в реабилитации после паралича или атрофии, как непосредственно, для усиления руки, так и разрабатывая живую кисть. Во-вторых, по мнению ученых, такой экзоскелет может помочь в обучении тем видам спорта или искусства, где требуется ловко шевелить пальцами. Например, если надеть эту перчатку, поднести ее к клавишам пианино и активировать программу, то рука сама начнет играть, как демонстрируют создатели в видеоролике. За счет этого можно будет запомнить правильные движения и постепенно начинать делать их самому, сначала одновременно с экзоскелетом, а затем и без него.

Ранее при помощи экзоскелетной перчатки от Sony люди уже играли на пианино, но ее конструкция жесткая, оставляет меньше свободы и развивает меньшее усилие. Кроме того, существует много технических средств, ускоряющих реабилитацию. Например, виртуальная реальность помогает при терапии последствий инсульта, а электростимуляция спинного мозга возвращает парализованным возможность ходить.

Василий Зайцев