В «МЕТИЗ» представили первое изделие линейки электронных гидравлических коленных модулей с интеллектуальным управлением

Группа компаний «МЕТИЗ» представила на пресс-конференции в ТАСС первое изделие новой отечественной линейки электронных гидравлических коленных модулей с интеллектуальным управлением. Создание предназначена для людей после ампутации бедра. Это комплектующее для протеза призвано сделать передвижение на протезе более устойчивым, предсказуемым и безопасным.

Новый коленный компонент объединяет механику, электронику и интеллектуальные алгоритмы. В устройстве есть встроенные датчики, которые в реальном времени анализируют нагрузку, угол сгибания и характер движения пользователя, а система управления на основе этих данных автоматически регулирует сопротивление гидравлики. За счёт датчикам и алгоритму управления модуль адаптируется к различным повседневным сценариям, например, ходьбе с переменной скоростью по ровной и пересечённой местности, спуску по лестнице и наклонным поверхностям попеременным шагом, движению по пандусам, посадке в автомобиль, езде на велосипеде и даже ходьбе спиной вперёд. Работа такого коленного модуля даёт возможность человеку не тратить усилия на контроль каждого шага.

Работа над проектом по выпуску новой линейки «МЕТИЗ» проводилась некоторое количество лет и включала разработку механической конструкции, сенсорной и исполнительной систем, встроенного алгоритма управления и мобильного приложения. Свежий коленный модуль создавался при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ. Субсидия при его разработке выделялась на создание научно‑технического задела.

Первое изделие новой линейки «МЕТИЗ» относится к мехатронным системам. В устройстве механическая конструкция, гидравлическая система, датчики, исполнительные элементы и платформа управления работают как единое целое. Такая архитектура даёт возможность изделию анализировать положение протеза, действующие нагрузки и текущий вид активности, а затем в режиме реального времени адаптировать работу коленного модуля под движение пользователя.

Главная задача устройства — обеспечить защита движения. При опоре на протез коленный компонент должен предотвращать непроизвольное сгибание, а во время переноса ноги — снижать риск спотыкания и помогать сохранить естественную траекторию движения.

За адаптацию к движению в электронном модель отвечает сенсорная система, включающая шестиосевой силомоментный датчик, энкодер угла сгибания и модуль определения положения. На основе этих данных платформа управления определяет наиболее вероятный вид активности и подбирает параметры работы модуля для ходьбы с разной скоростью, движения по лестницам и наклонным поверхностям, посадки, вставания и других повседневных действий. Модуль в протезе рассчитан на пользователей с повседневной и повышенной активностью — от спокойных прогулок до динамичного городского ритма.

Значение высокофункциональных комплектующих определяется не только сложностью применяемых технологий, но в первую очередь тем, насколько полно они помогают человеку восстановить утраченные возможности. При этом итог протезирования во многом зависит от того, насколько уверенно человек может применять изделие в реальных жизненных ситуациях.

«В протезировании важно не только создать технически сложное изделие, но и сделать так, чтобы человек мог доверять ему в обычной жизни. Для пользователя протеза каждый маршрут состоит из десятков небольших ситуаций: выйти из дома, пройти по лестнице, изменить темп, не думать постоянно о каждом движении. Следовательно для нас электронный коленный модуль — это в первую очередь техника, которая должна помогать человеку возвращать самостоятельность в повседневных действиях», — рассказал учредитель группы компаний «МЕТИЗ» Николай Ермалюк.

Технические характеристики коленного модуля:

Отдельное внимание при разработке решения было уделено эксплуатации во влажной среде. Коленный компонент имеет степень защиты IP67, что означает полную защиту от пыли и функция кратковременного погружения в воду на глубину до одного метра продолжительностью до 30 минут. Допускается контакт с пресной, солёной, хлорированной и водопроводной водой. Для использования во влажной среде предусмотрена механическая блокировка модуля в полностью выпрямленном положении. «Для пользователя это не опция, а свобода. Дождь, душ, бассейн, поездка к морю — протез не должен диктовать, куда можно идти, а куда нет», — пояснил Ермалюк.

Конфигурация модуля выполняется через мобильное приложение. В нём предусмотрены два режима работы — для протезиста и для пользователя.

Первичная конфигурация модуля проводится протезистом в мастерской совместно с пользователем. Приложение проекта помогает адаптировать параметры работы модуля под индивидуальные особенности человека: походку, длину шага, уровень активности, опыт использования протеза и повседневные маршруты. При необходимости настройки можно скорректировать после начала эксплуатации модуля.

В устройстве используется литий-полимерный аккумулятор. При полностью заряженной новой батарее время работы составляет до трёх дней, полная зарядка занимает приблизительно четырёх часов. Зарядное девайс подключается к коленному модулю с помощью магнитного крепления.

«Даже самый технологичный коленный модуль требует индивидуальной настройки и обучения пользователя. У людей отличается походка, длина шага, уровень активности, опыт использования протеза и повседневные маршруты. Следовательно для специалиста важно не просто установить изделие, а подобрать настройки так, чтобы человек постепенно стартовал доверять протезу и применять его увереннее в реальных условиях — дома, на улице, на лестнице, в транспорте», — отметил Ермалюк.

Разработка первого изделия новой линейки электронных коленных модулей «МЕТИЗ» стало шагом в развитии собственных высокотехнологичных комплектующих для протезирования нижних конечностей — сегмента, где традиционно представлены крупные зарубежные производители. Инициатива опирается на собственные инженерные и производственные компетенции в области механики, гидравлики, сенсорики, алгоритмов управления и сервисного сопровождения сложных протезных изделий.

Перед первыми рабочими установками модуль прошёл цикл внутренних испытаний. Сейчас компания собирает обратную связь от пользователей и протезистов: эти информация используются для уточнения настроек, развития алгоритмов управления и подготовки следующих версий изделия.

В планах компании — плагин функциональности модуля, повышение степени влагозащиты и дальнейшее развитие линейки интеллектуальных устройств для разных групп пользователей.

Одно из ключевых преимуществ модуля российской разработки — прямая доступность инженеров и сервисной службы. Для сложных электронных изделий важно не только качество самого модуля, но и настройка, поддержка, диагностика и служба. Пользователи и протезисты могут оперативно получить консультацию. В случае необходимости замены комплектующих или диагностики устройства не требуется длительного ожидания.

«Для пользователя электронного протеза важно понимать, что за изделием стоит доступная сервисная команда. Возможность оперативной коммуникации со специалистами производителя повышает доверие к технологии и помогает быстрее учитывать реальный опыт эксплуатации», — подытожил Ермалюк.