Пермские ученые спроектировали двигатель для протезов, который имитирует естественное движение пальцев

В Пермском политехе спроектировали двигатель для бионических протезов, который имитирует естественное движение пальцев. Разработку ученых можно будет использовать в протезах кисти, предплечья, цельных конечностей, а ещё — при автоматизации теплиц и в шлифовальных станках

Около 12% людей в мире имеют повреждения конечностей, рассказывают в ПНИПУ. Ежегодно примерно 390 тысяч человек становятся инвалидами по причине потери рук и используют протезы. Наиболее современные из них сейчас — бионические. Они работают на электрическом приводе. Ученые ПНИПУ спроектировали линейный цилиндрический двигатель для бионического протеза кисти. Его особенность — способность имитировать естественное сокращение мышц пальцев.

— Наиболее эффективны и надежны системы с естественным движением, — рассказывает старший преподаватель кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского политеха Денис Опарин. — Они максимально близки к управлению конечностью человека. Линейные электрические двигатели имеют такой же тип движения, как и мышцы, и позволят сделать движение протезов наиболее естественным. К их недостаткам можно отнести невысокую мощность и крупный размер, из-за которого их пока не устанавливали в автономные протезы.

Однако пермские учёные спроектировали линейный двигатель небольшого размера, обеспечивающий высокую точность позиционирования. В качестве элемента питания они использовали малогабаритный источник постоянного тока, который находится в корпусе протеза. При расчёте исследователи разработали 3D-модели двигателя, его компонентов и их расположения в корпусе протеза. Диаметр индуктора двигателя составил 25 мм, а длина — 81 мм. Двигатель сможет развивать силу в 14,7 Н при токе 0,47 А.

Разработку, по словам учёных, можно использовать в протезах кисти или предплечья, а ещё для создания модульных конструкций с быстросъемными элементами, в приводах экзоскелетных систем и в протезах цельных конечностей.

— Мы предложили компоновку протеза кисти и предплечья, которая позволит использовать линейные двигатели и тяги по типу сухожилий. Благодаря этому движение протеза станет более быстрым, естественным и энергоэффективным. — поясняет Денис Опарин. — Это поможет сэкономить запас «заряда» для автономной работы устройства.

Кроме использования в протезах, двигатели можно применять при автоматизации теплиц, в шлифовальных станках, в приводах станков с числовым программным управлением, в манипуляторах, а также в нефтяной, газовой и авиационной промышленности.

Сейчас учёные планируют разработать систему управления двигателем и сделать так, чтобы движения протеза были плавными. Разработку можно будет внедрить в системы управления отечественных протезов.

Ранее мы рассказывали, что в пермском Политехе изобрели математическую модель, которая пересказывает развитие рака груди.