Сегодня десятки тысяч людей с ограниченными возможностями не могут полноценно пользоваться компьютером из-за физических ограничений, связанных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Для пользователей с подобными недугами использование компьютерной мыши вызывает множество трудностей либо невозможно вовсе, так как для нормальной работы в большинстве случаев требуются полнофункциональные верхние конечности.

«Существует ряд технических решений, позволяющих пользователям управлять положением курсора и создавать события, равносильные нажатию левой или правой кнопки мыши без использования рук. Это осуществляется различными способами, в частности путем распознавания мимики, движений зрачков глаз, бровей и поворота головы на сигнале с веб-камеры, через голосовые команды, а также с использованием нейроинтерфейсов», – комментирует ассистент кафедры электронных приборов и устройств (ЭПУ) Всеволод Алексеевич Симон.

Сделать компьютеры более доступными для пользователей с ограниченными возможностями призван проект ученых кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Разработка компьютерного манипулятора для людей с ограниченными возможностями здоровья». Экспериментальный образец манипулятора представила научная группа в составе ассистента кафедры ЭПУ Всеволода Алексеевича Симона и студентки 3 курса Института инновационного проектирования и технологического предпринимательства СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Елизаветы Князевой под руководством доцента кафедры ЭПУ Дмитрия Константиновича Кострина. Разработка поддержана грантом конкурса молодежных инновационных проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Созданный экспериментальный образец представляет собой компактный моноблок, который может быть установлен на любом штативе для смартфонов или на идущем в комплекте гибком держателе, что позволяет закреплять устройство на различных поверхностях.

Принцип работы устройства основан на использовании двухкоординатного резистивного джойстика, на котором закреплен пластиковый мундштук, и датчика давления, соединенного с мундштуком через резиновую трубку. Сигналы с джойстика и датчика давления обрабатываются микроконтроллером, и результат обработки передается на компьютер через USB-интерфейс. При подключении к компьютеру устройство распознается как обычная мышь без необходимости установки дополнительных драйверов. Пользователь перемещает мундштук губами, зубами или языком, вызывая движение курсора на дисплее компьютера, а при вдохе или выдохе в мундштук возникает событие нажатия левой или правой кнопки мыши соответственно. Таким образом реализуются функции стандартной мыши без необходимости использования рук.

«Ближайший функциональный аналог нашей разработки – компьютерный манипулятор Jouse канадской фирмы Compusult, который реализуется по цене от тысячи до полутора тысяч долларов, в зависимости от комплектации, что с учетом достаточно высокого курса доллара создает благоприятные условия для импортозамещения», – комментирует Всеволод Симон.

В иностранном аналоге джойстик и датчик давления находятся на штативе, отдельно от блока управления. В устройстве, созданном учеными ЛЭТИ, джойстик и датчик давления находятся в одном корпусе с блоком управления.

«Это решение позволяет сэкономить не только на корпусных изделиях, но и за счет возможности расположения манипулятора без штатива, так как пользователю выгоднее купить подходящий держатель самостоятельно: можно использовать штатив для смартфона, который можно найти по цене до тысячи рублей», – рассказывает Всеволод.

Также компьютерный манипулятор можно сделать беспроводным, добавив радиомодуль и батарейный отсек, что повысит гибкость в организации рабочего места и позволит не зависеть от кабелей.

В ближайшей перспективе ученые планируют провести работы над оптимизацией конструкции и созданием привлекательного дизайна устройства. В разработке манипулятора уже выразили заинтересованность Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова и ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед».

Компьютерный манипулятор для людей с ограниченными возможностями здоровья защищен патентом на полезную модель (RU 192632 U1, 2019), а встроенное программное обеспечение прошло государственную регистрацию (RU 2021669470, 2021).