Прототип напечатанного на 3D-принтере механического протеза руки принёс своим создателям, британской компании робототехников Open Bionics, победу в национальной премии Джеймса Дайсона (James Dyson Award).

Компания, базирующаяся в городе Бристоль, утверждает, что их проект может стать недорогостоящей альтернативой существующим на настоящий момент протезам, при этом специалисты могут создать индивидуальную роботизированную руку за 2 дня. Как правило, подобные продукты изготавливаются несколько недель или даже месяцев.

Джоэл Гиббард (Joel Gibbard), один из создателей роботизированной руки, утверждает, что в настоящее время он может рассчитать размер индивидуальной модели в считанные минуты с помощью планшета, оснащённого специальными датчиками. 3D-печать частей занимает 40 часов, а сведение их вместе – около двух часов.

«Мы надеемся начать коммерческое производство уже в 2016 году, – рассказывает Гиббард. – Наше устройство достаточно доступное и при этом функциональное. В то же время оно очень лёгкое и его можно настроить для каждого человека. Рука представляет собой роботизированный "скелет», обтянутый своего рода кожей, для которой можно создать индивидуальный стиль и дизайн".

Рис. 1. Джоал Гиббард (справа) один из создателей роботезированной руки.

25-летний изобретатель полагает, что итоговая стоимость устройства составит около £1–2 тысяч. Как правило, за подобную цену продаются лишь нефункциональные, косметические протезы, однако руки с управляемыми пальцами обходятся покупателям в £20–60 тысяч. Такая цена может быть непомерно высокой для инвалидов, в особенности для детей, которым приходится менять протез почти ежегодно из-за того, что они всё ещё растут.

Конструкция Open Bionics полагается на миоэлектрические сигналы, то есть обнаруживает мышечные сокращения через датчики, закреплённые на коже владельца, и использует их, чтобы контролировать движения механической ладони.

Рис. 2. Разработчики использовали 3D-принтер для того, чтобы напечатать некоторые детали.

Пользователь руки не чувствует прикосновения к пальцам (хотя некоторые современные протезы могут позволить и это). Зато рука обладает датчиками, которые могут показать, когда она вступает в контакт с объектом, чтобы пользователь мог регулировать давление. Таким образом, владельцы протеза смогут манипулировать и достаточно хрупкими предметами.

Гиббард, впрочем, считает, что у его дизайна всё ещё существуют некоторые ограничения.

«Мы используем недорогостоящие двигатели, чтобы снизить стоимость, но они уступают тем, что встроены в устройства высокого класса, – объясняет он. – Однако мы продолжаем искать компромиссы, которые в конечном счёте позволят людям обращаться со всеми предметами, с какими они хотели бы».

Рис. 3.

Сейчас команда Open Bionics за свою победу получает вознаграждение в £2220, но в дальнейшем она будет бороться за международный титул с другими национальными победителями. Призовой фонд международного конкурса составит $45 тысяч.

Впрочем, для создателей такого рода проектов важен не только денежный приз. Участвуя в интернациональных конкурсах дизайнеров, они прежде всего получают международную огласку для своего проекта, признание своего изобретения.

«Инвалиды живут во всех странах. Так, например, в Сьерра-Леоне гражданская война оставила многих людей с ампутированными конечностями, – комментирует Барбара Джемек (Barbara Jemec), основатель британского фонда реконструктивной хирургии. – Инвалиды в бедных регионах тоже должны иметь доступ к надёжным и приемлемым по цене протезам. Работающая рука может помочь им зарабатывать на жизнь и заботиться о себе и своей семье. Я буду с интересом следить за развитием проекта».

Компания Open Bionics запустила свой проект в 2013 году. Всё началось с краудфандинговой кампании, которая была поддержана Бристольской лабораторией робототехники. С тех пор конструкция была переработана около 10 раз, причём число частей значительно сократилось.

Рис. 4.

Первоначально протез состоял из пластиковых деталей, однако это не самый прочный материал, так что теперь его заменили на гибкий и эластичный термопластичный эластомер. Это позволило разработать для протеза гибкие суставы и сделать его более устойчивым к ударным нагрузкам.

В настоящее время протез доступен лишь для тех пациентов, у которых сохранилось предплечье. Однако в дальнейшем разработчики надеются создать роботизированную руку и для тех, у кого конечность ампутирована выше локтя.