Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка универсального захватывающего устройства антропоморфного типа для выполнения контактных операций с повышенной точностью и надежностью

Докладчик: Кречетов Иван Владимирович

Должность: С.н.с. (Управление научно-исследовательских работ Университета машиностроения, в проекте - ответственный исполнитель), - , к.т.н.

Цель проекта:
1. Основные научные задачи, подлежащие решению в ходе предлагаемых ПНИ, подходы для решения задач: Современные антропоморфные манипуляторы обеспечивают захват, но при этом, как правило, в них отсутствует индивидуальный контроль пальцев руки. Такие манипуляторы неспособны осуществлять сложные скоординированные движения, например, отдельными пальцами, или выполнять сложные сочетанные движения пальцев, например, захват щепотью. В имеющихся научных разработках и коммерческих продуктах (например, биоэлектрических протезах), количество управляемых степеней подвижности невелико, что очень ограничивает их функциональные возможности. Для обеспечения движений манипулятора, кинематически схожих с движениями руки человека, необходимо решить 3 основные задачи. Во-первых, разработать решения с большим количеством степеней подвижности, в том числе управляемых степеней подвижности, в реальном времени и в непрерывном режиме. Во-вторых, разработать систему управления и алгоритмы синтеза управляющих команд с учетом обратной связи для манипулятора с большим количеством управляемых степеней подвижности в захвате. В-третьих, создать манипулятор с индивидуальным контролем движений пальцев. 2. Основная цель ПНИ - Разработка программно-аппаратных технических решений в области создания универсального захватывающего устройства с элементами антропоморфной структуры. 3. Разрабатываемый ЭО АПК является высокотехнологичной и наукоемкой продукцией, со сферами дальнейшего применения в следующих областях: • Производственной деятельности – дистанционное выполнение контактных операций при выполнении работ в труднодоступных и опасных местах, например, под водой, в космосе и требующих тонкой координации и определенной силы захвата, например, химические эксперименты, эксперименты с био-субстанциями и требующие высокой степени изоляции от внешней среды, работы при сверхнизких температурах • Военной – военная робототехника, например мобильные платформы с манипуляторами, использующиеся для разминирования или ведения военных действий • Игровой индустрии - при использовании человеком естественных движений, преобразуемых в систему управляющих команд (аналог – cyber glove) • В сфере реабилитационной медицины – медицинские биопротезы • Промышленность - внедрение антропоморфных манипуляторов на производстве в обозримом будущем позволит создать новые технологические линии и снизить издержки, так как один человек будет способен управлять десятками подобных манипуляторов. • Сфера бытовых роботов - роботы-помощники с руками, снабженными манипуляторами, способные выполнять повседневную работу. Разрабатываемый ЭО АПК продукция относится к шестому технологическому укладу. В рамках шестого технологического уклада дальнейшее развитие получат в том числе и гибкая автоматизация производства, космические технологии, «умная» робототехника. Внедрение антропоморфных манипуляторов на производстве в обозримом будущем позволит создать новые технологические линии и снизить издержки, так как один человек будет способен управлять десятками подобных манипуляторов. В быту станет возможным появление роботов-помощников с руками, снабженными манипуляторами, способных выполнять повседневную работу. Помимо технического прогресса, основным двигателем инновация, в том числе в сфере робототехники, является запрос со стороны экономики. Автоматизация многих технологических процессов может серьезно удешевить решение поставленных задач. Например, есть проблема утилизации, захоронения, рециклинга твердых бытовых отходов в нашей стране стоит очень остро, и с ней связано множество известных проблем в области экологии, выделения земель под захоронения, вторичного использования отходов, накопления вредных веществ. С ежегодным увеличением количества твердых бытовых отходов встает вопрос о более углубленной переработке, так чтобы процент отходов, подлежащих захоронению, свести к минимуму. Для этого необходимо максимально расширить вторичное использование отходов - рециклинг. Самым «узким местом» в технологической цепочке рециклинга является сортировка отходов, так как этот процесс сложнее всего поддается автоматизации из-за различных свойств мусора. Разработанный в рамках проекта ЭО АПК, как коммерческий продукт, а также отдельные решения, разработанные в рамках данного проекта могут быть использованы для выполнения сортировочных операции с твердыми бытовыми отходами, намного эффективнее, чем существующие в настоящий момент решения на рынке. Также существует большая востребованность в результате данного проекта в сфере реабилитационной медицины, (биопротезы). В настоящее время на нашем рынке представлены лишь импортные биопротезы по цене от 20 до 50 тысяч евро. Отечественная продукция будет иметь стоимость на порядок ниже, что позволит расширить количество востребованных изделий, произвести импортозамещение и улучшить качество жизни инвалидов. Есть в данный момент отдельное бурно развивающееся направление, связанное с концепцией «умного дома» и бытовыми роботами. Такие роботы могут выполнять рутинные операции, свойственные человеку. Для этого они должны функционально быть близки к человеку. Поэтому ЭО АПК очень востребован в этой сфере, когда его можно интегрировать в бытовой мобильный робот, который может производить уборку, доставку в пределах здания отдельных предметов, даже готовить или подавать еду. Большая востребованность с коммерческой точки зрения сейчас – с сфере реабилитационной медицины, (биопротезы), поэтому есть смысл подробнее описать эту область применения. В настоящее время на нашем рынке представлены лишь импортные биопротезы по цене от 20 до 50 тысяч евро. Отечественная продукция будет иметь стоимость на порядок ниже, что позволит расширить количество востребованных изделий, произвести импортозамещение и улучшить качество жизни инвалидов. Количество востребованных манипуляторов для промышленности, трудно оценить, так как рынок только начинает формироваться. Его можно оценить лишь косвенно по потенциальным сферам применения в химической и атомной промышленности, в сфере безопасности и борьбы с терроризмом и т.д. При цене в 5-10 тысяч евро, емкость рынка можно оценить в сотни изделий в год, при понижении рыночной цены изделий до 3-5 тысяч евро в год, емкость рынка составит приблизительно 1-2 тысячи изделий в год. В силу сочетания цены и высокой технологичности, у подобных конечных изделий имеется хороший экспортный потенциал. 4. Разработанный ЭО АПК позволит перейти к ОКР по созданию высокотехнологичного производства антропоморфных манипуляторов в течение 3 последующих лет. Емкость рынка – несколько сотен манипуляторов в год, с учетом перечисленных выше направлений использования результата данного проекта. 5. В рамках данного проекта будут устранены базовые недостатки, которые имеются у современных антропоморфных манипуляторов. Современные антропоморфные манипуляторы обеспечивают захват, но при этом, как правило, в них отсутствует индивидуальный контроль пальцев руки. Такие манипуляторы неспособны осуществлять сложные скоординированные движения, например, отдельными пальцами, или выполнять сложные сочетанные движения пальцев, например, захват щепотью. Это так называемые паттерны захватов. В разрабатываемом ЭО АПК – это синтез управляющих команд, формирующий индивидуальный вариант захвата для каждого случая. В имеющихся научных разработках и коммерческих продуктах (например, биоэлектрических протезах), количество управляемых степеней подвижности невелико, что очень ограничивает их функциональные возможности. Другой недостаток современных манипуляторов – отсутствие обратной связи, соответственно нет возможности корректировки действий манипулятора, будь это автоматический или ручной режим управления В данном проекте будут применены нейросетевые алгоритмы на базе параллельной вычислительной архитектуры. Это позволит повысить интеллект разрабатываемого ЭО АПК в части решения задач захвата, создать возможность обучения на примерах и устранения повторяющихся ошибок. Параллельная архитектура и использование технологии CUDA, возможность ступенчатой (распределенной) обработки команд, позволит повысить оперативность реакции манипулятора, ускорить принятие управляющих решений при функционировании системы обратной связи. Еще один недостаток современных манипуляторов - механические решения, не позволяющие выполнять сложные двигательные акты, кинематически близкие к человеческим. В нашем проекте этот недостаток будет устранен. Каждый палец манипулятора, кроме большого, должен иметь минимум по 3 фаланги (перечисление идет от края пальцев): дистальную, среднюю, проксимальную, пясть. Все пальцы должны крепиться к запястью, обеспечивающему в сочленении предплечье-запястье, подвижность всей кисти. Большой палец должен иметь, как минимум, 2 фаланги. То есть предельно близко к строению кисти человека. Каждая смежная пара фаланг должна образовывать отдельное сочленение, которое должно иметь определённую степень подвижности. Вся совокупность степеней подвижности в итоге должна позволить производить сложные виды захватов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
1.1 Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
б) обоснование выбора направления исследований;
в) результаты теоретических и экспериментальных исследований;
г) обобщение и выводы по результатам ПНИ.
1.2 Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
1.3 Принципы построения схемы приводов исполнительных групп, системы передачи движения звеньям, обеспечивающих повышение удельной нагрузочной способности антропоморфного захвата (отношение суммарного развиваемого усилия звеньями к массе захвата).
1.4 Принцип построения структурных схем приводов звеньев исполнительных групп, основанные на использовании механизмов с внутренним входом.
1.5 Архитектура построения и взаимодействия системных модулей, обеспечивающая контроль и управление усилиями, развиваемыми антропоморфными захватами на захватываемом объекте.
1.6 Программно-аппаратные технические решения в виде экспериментального образца антропоморфного захвата с обеспечением удельной расчетной нагрузочной способности и контроля развиваемых усилий звеньями.
1.7 Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей
1.8. Алгоритмы управления кинематическими звеньями захватного устройства, реализующие принципы инверсной кинематики и динамики для работы с объектами сложной формы и учитывающие приводы с управляемой жёсткостью.
1.9. Испытательный стенд для экспериментальных исследований изготовленного экспериментального образца антропоморфного захвата.
1.10 Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка программно-аппаратного комплекса универсального захватывающего устройства антропоморфного типа для робототехнических систем, предназначенных для выполнения контактных операций»

2. В ходе выполнения ПНИ будет получен следующий Физический результат работы:
2.1. Универсальное захватывающее устройство антропоморфного типа для выполнения контактных операций с повышенной точностью и надежностью (ЭО АПК)

3. В рамках данного проекта будут устранены базовые недостатки, которые имеются у современных антропоморфных манипуляторов. Современные антропоморфные манипуляторы обеспечивают захват, но при этом, как правило, в них отсутствует индивидуальный контроль пальцев руки. Такие манипуляторы неспособны осуществлять сложные скоординированные движения, например, отдельными пальцами, или выполнять сложные сочетанные движения пальцев, например, захват щепотью. Это так называемые паттерны захватов. В разрабатываемом ЭО АПК – это синтез управляющих команд, формирующий индивидуальный вариант захвата для каждого случая. В имеющихся научных разработках и коммерческих продуктах (например, биоэлектрических протезах), количество управляемых степеней подвижности невелико, что очень ограничивает их функциональные возможности.
Другой недостаток современных манипуляторов – отсутствие обратной связи, соответственно нет возможности корректировки действий манипулятора, будь это автоматический или ручной режим управления В данном проекте будут применены нейросетевые алгоритмы на базе параллельной вычислительной архитектуры. Это позволит повысить интеллект разрабатываемого ЭО АПК в части решения задач захвата, создать возможность обучения на примерах и устранения повторяющихся ошибок. Параллельная архитектура и использование технологии CUDA, возможность ступенчатой (распределенной) обработки команд, позволит повысить оперативность реакции манипулятора, ускорить принятие управляющих решений при функционировании системы обратной связи.
Еще один недостаток современных манипуляторов - механические решения, не позволяющие выполнять сложные двигательные акты, кинематически близкие к человеческим. В нашем проекте этот недостаток будет устранен. Каждый палец манипулятора, кроме большого, должен иметь минимум по 3 фаланги (перечисление идет от края пальцев): дистальную, среднюю, проксимальную, пясть. Все пальцы должны крепиться к запястью, обеспечивающему в сочленении предплечье-запястье, подвижность всей кисти. Большой палец должен иметь, как минимум, 2 фаланги. Каждая смежная пара фаланг должна образовывать отдельное сочленение, которое должно иметь определённую степень подвижности. Вся совокупность степеней подвижности в итоге должна позволить производить сложные виды захватов.

4. Мехатронная часть будет содержать новые конструктивно-компоновочные и схемотехнические решения: большое количество степеней подвижности, близкое к таковому у человека, в том числе управляемых степеней подвижности; новый подход к решению задачи обратной связи и реализация параллельной вычислительной архитектуры
ЭО АПК в целом будет патентоваться, как отдельное изделие, содержащий в себе весь набор инновационных качеств:
• Алгоритмы в реальном времени с использованием параллельной вычислительной архитектуры и нейронных сетей
• Большее количество, чем у аналогичных изделий, управляемых степеней подвижности манипулятора
• Механические решения, позволяющие выполнять сложные двигательные акты, кинематически близкие к человеческим.
• Система обратной связи, в том числе измерение силы сжатия захвата (схвата) манипулятора и её обратная индикация.
Далее, в зависимости, от области применения ЭО АПК, будет возможно лицензирование, в виде предоставления неисключительного права пользования. В ходе дальнейших ОКР, ЭО АПК будет дорабатываться под конкретные области специализации для дальнейшего лицензирования.

5. Наиболее близкие аналоги ЭО АПК и их недостатки по сравнению с ЭО АПК:
- Shadow dexterous hand C6M (Shadow Robot, Англия, http://www.shadowrobot.com)
Система «Shadow dexterous hand» является новейшей системой антропоморфных манипуляторов с захватом, которая воспроизводит движения человеческой руки, а также обеспечивает силу и чувствительность, сравнимую с человеческой. Подобный манипулятор может поднимать и удерживать объекты малого и среднего размеров и выполнять точные движения. Имеет 20 степеней свободы и около 12 управляемых степеней свободы.
- RSLSteeper (Bebionic, Англия, http://www.bebionic.com)
Управляемый от биопотенциалов манипулятор нового поколения с индивидуальными приводами для каждого пальца позволяет ему выполнять движения, близкие к естественным, при выполнении различных задач. Основной недостаток – недостаточно интеллектуальная система управления, медленная реакция и набор пресетов захвата, жестко заданных, без возможности настройки. Может выполнять 14 различных пресетов захвата и перемещений рук, например, включать и удерживать обычный домашний фен для волос, управлять компьютерной мышью и производить прочие сложные манипуляции.
- MyoSensorHand (Otto Bock, Австрия, http://www.ottobock.com)
Система миоэлектрических биопротезов, обеспечивающая захват и удержание предметов, и имеющая встроенную систему обратной связи для автоматического увеличения силы захвата при обнаружении выпадения предметов из захвата биопротеза. Может воспроизводить более 10 наиболее часто используемых паттернов захватов и движений. Самый совершенный биопротез из имеющихся на настоящий момент. Имеет 2 серьезных проблемы. Одна связана с достоверностью сигналов от биопотенциалов мышц человека. Вторая – с недостаточно быстрой реакцией на события и довольно ограниченным интеллектом. Известны случаи, когда человек, управлявший автомобилем с помощью данного протеза попадал в аварию из-за медленной реакции кисти биопротеза. В нашем проекте мы постараемся решить данную проблему с помощью применения параллелиной вычислительной архитектуры. Прецеденты использования подобной архитектуры есть например для экзоскелетов, где важна скорость реакции для поддержания равновесия.
Разрабатываемый ЭО АПК будет конкурентоспособен с зарубежными аналогами (российские отсутствуют), в частности Shadow dexterous hand C6M (Shadow robot company, Англия, http://www.shadowrobot.com/) и RSLSteeper (Bebionic, Англия, http://www.bebionic.com) в части:
• точности позиционирования и приложения усилий;
• количества степеней подвижности;
• количества возможных вариантов захвата (у аналогов это паттерны захватов, в разрабатываемом ЭО АПК – синтез управляющих команд, формирующий индивидуальный вариант захвата для каждого случая на основе построения виртуальной модели захватываемого предмета);
• наличия обратной связи;
• себестоимости производства.

6. Для обеспечения движений манипулятора, кинематически схожих с движениями руки человека, необходимо решить 3 основные задачи. Во-первых, разработать решения с большим количеством степеней подвижности, в том числе управляемых степеней подвижности, в реальном времени и в непрерывном режиме. Во-вторых, разработать систему управления и алгоритмы синтеза управляющих команд с учетом обратной связи для манипулятора с большим количеством управляемых степеней подвижности в захвате. В-третьих, создать манипулятор с индивидуальным контролем движений пальцев. Что и должно быть сделано в результате проведения данного проекта

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Разрабатываемый ЭО АПК является высокотехнологичной и наукоемкой продукцией, со сферами дальнейшего применения в следующих областях:
• Производственной деятельности – дистанционное выполнение контактных операций при выполнении работ в труднодоступных и опасных местах, например, под водой, в космосе и требующих тонкой координации и определенной силы захвата, например, химические эксперименты, эксперименты с био-субстанциями и требующие высокой степени изоляции от внешней среды, работы при сверхнизких температурах
• Военной – военная робототехника, например мобильные платформы с манипуляторами, использующиеся для разминирования или ведения военных действий
• Игровой индустрии - при использовании человеком естественных движений, преобразуемых в систему управляющих команд (аналог – cyber glove)
• В сфере реабилитационной медицины – медицинские биопротезы
• Промышленность - внедрение антропоморфных манипуляторов на производстве в обозримом будущем позволит создать новые технологические линии и снизить издержки, так как один человек будет способен управлять десятками подобных манипуляторов.
• Сфера бытовых роботов - роботы-помощники с руками, снабженными манипуляторами, способные выполнять повседневную работу.

2. Разрабатываемый ЭО АПК продукция относится к шестому технологическому укладу. В рамках шестого технологического уклада дальнейшее развитие получат в том числе и гибкая автоматизация производства, космические технологии, «умная» робототехника. Внедрение антропоморфных манипуляторов на производстве в обозримом будущем позволит создать новые технологические линии и снизить издержки, так как один человек будет способен управлять десятками подобных манипуляторов. В быту станет возможным появление роботов-помощников с руками, снабженными манипуляторами, способных выполнять повседневную работу.
Помимо технического прогресса, основным двигателем инновация, в том числе в сфере робототехники, является запрос со стороны экономики. Автоматизация многих технологических процессов может серьезно удешевить решение поставленных задач.
Например, есть проблема утилизации, захоронения, рециклинга твердых бытовых отходов в нашей стране стоит очень остро, и с ней связано множество известных проблем в области экологии, выделения земель под захоронения, вторичного использования отходов, накопления вредных веществ. С ежегодным увеличением количества твердых бытовых отходов встает вопрос о более углубленной переработке, так чтобы процент отходов, подлежащих захоронению, свести к минимуму. Для этого необходимо максимально расширить вторичное использование отходов - рециклинг. Самым «узким местом» в технологической цепочке рециклинга является сортировка отходов, так как этот процесс сложнее всего поддается автоматизации из-за различных свойств мусора. Разработанный в рамках проекта ЭО АПК, как коммерческий продукт, а также отдельные решения, разработанные в рамках данного проекта могут быть использованы для выполнения сортировочных операции с твердыми бытовыми отходами, намного эффективнее, чем существующие в настоящий момент решения на рынке.
Также существует большая востребованность в результате данного проекта в сфере реабилитационной медицины, (биопротезы). В настоящее время на нашем рынке представлены лишь импортные биопротезы по цене от 20 до 50 тысяч евро. Отечественная продукция будет иметь стоимость на порядок ниже, что позволит расширить количество востребованных изделий, произвести импортозамещение и улучшить качество жизни инвалидов.
Есть в данный момент отдельное бурно развивающееся направление, связанное с концепцией «умного дома» и бытовыми роботами. Такие роботы могут выполнять рутинные операции, свойственные человеку. Для этого они должны функционально быть близки к человеку. Поэтому ЭО АПК очень востребован в этой сфере, когда его можно интегрировать в бытовой мобильный робот, который может производить уборку, доставку в пределах здания отдельных предметов, даже готовить или подавать еду.
Большая востребованность с коммерческой точки зрения сейчас – с сфере реабилитационной медицины, (биопротезы), поэтому есть смысл подробнее описать эту область применения. В настоящее время на нашем рынке представлены лишь импортные биопротезы по цене от 20 до 50 тысяч евро. Отечественная продукция будет иметь стоимость на порядок ниже, что позволит расширить количество востребованных изделий, произвести импортозамещение и улучшить качество жизни инвалидов. Количество востребованных манипуляторов для промышленности, трудно оценить, так как рынок только начинает формироваться. Его можно оценить лишь косвенно по потенциальным сферам применения в химической и атомной промышленности, в сфере безопасности и борьбы с терроризмом и т.д. При цене в 5-10 тысяч евро, емкость рынка можно оценить в сотни изделий в год, при понижении рыночной цены изделий до 3-5 тысяч евро в год, емкость рынка составит приблизительно 1-2 тысячи изделий в год. В силу сочетания цены и высокой технологичности, у подобных конечных изделий имеется хороший экспортный потенциал.

3. Точность и кинематическая естественность управления разрабатываемого ЭО АПК а, в будущем, антропоморфными роботами – важный момент для дальнейшего развития прикладной робототехники. В настоящий момент в нашей стране разработок биопротезов и манипуляторов, соответствующих по уровню зарубежным, не существует. Ноу-хау невозможно купить у зарубежных разработчиков. Отдельные компоненты аналогов поставляются в виде дорогостоящих изделий с закрытым ноу-хау, поэтому использовать их путем копирования не представляется возможным.
Создаваемый ЭО АПК относится к сфере сложных наукоемких изделий, в которых используются достижения из нескольких областей наук – мехатроники, электрофизиологии, теории анализа сигналов, теории принятия решений, параллельных вычислений.
Патентоваться будут отдельно мехатронная часть манипулятора, ПО системы управления, а также разработанная комбинация решений в рамках единого ЭО АПК.
Мехатронная часть будет содержать новые конструктивно-компоновочные и схемотехнические решения: большое количество степеней подвижности, близкое к таковому у человека, в том числе управляемых степеней подвижности; новый подход к решению задачи обратной связи и реализация параллельной вычислительной архитектуры
ЭО АПК в целом будет патентоваться, как отдельное изделие (полезная модель), содержащий в себе весь набор инновационных качеств:
• Алгоритмы в реальном времени с использованием параллельной вычислительной архитектуры и нейронных сетей
• Большее количество, чем у аналогичных изделий, управляемых степеней подвижности манипулятора
• Механические решения, позволяющие выполнять сложные двигательные акты, кинематически близкие к человеческим.
• Система обратной связи, в том числе измерение силы сжатия захвата (схвата) манипулятора и её обратная индикация.
Далее, в зависимости, от области применения ЭО АПК, будет возможно лицензирование, в виде предоставления неисключительного права пользования. В ходе дальнейших ОКР, ЭО АПК будет дорабатываться под конкретные области специализации для дальнейшего лицензирования.
Большая востребованность с коммерческой точки зрения сейчас – с сфере реабилитационной медицины, (биопротезы), поэтому есть смысл подробнее описать эту область применения. В настоящее время на нашем рынке представлены лишь импортные биопротезы по цене от 20 до 50 тысяч евро. Отечественная продукция будет иметь стоимость на порядок ниже, что позволит расширить количество востребованных изделий, произвести импортозамещение и улучшить качество жизни инвалидов. Количество востребованных манипуляторов для промышленности, трудно оценить, так как рынок только начинает формироваться. Его можно оценить лишь косвенно по потенциальным сферам применения в химической и атомной промышленности, в сфере безопасности и борьбы с терроризмом и т.д. При цене в 5-10 тысяч евро, емкость рынка можно оценить в сотни изделий в год, при понижении рыночной цены изделий до 3-5 тысяч евро в год, емкость рынка составит приблизительно 1-2 тысячи изделий в год. В силу сочетания цены и высокой технологичности, у подобных конечных изделий имеется хороший экспортный потенциал.
Наиболее близкие аналоги ЭО АПК и их недостатки по сравнению с ЭО АПК:
- Shadow dexterous hand C6M (Shadow Robot, Англия, http://www.shadowrobot.com)
Система «Shadow dexterous hand» является новейшей системой антропоморфных манипуляторов с захватом, которая воспроизводит движения человеческой руки, а также обеспечивает силу и чувствительность, сравнимую с человеческой. Подобный манипулятор может поднимать и удерживать объекты малого и среднего размеров и выполнять точные движения. Имеет 20 степеней свободы и около 12 управляемых степеней свободы.
- RSLSteeper (Bebionic, Англия, http://www.bebionic.com)
Управляемый от биопотенциалов манипулятор нового поколения с индивидуальными приводами для каждого пальца позволяет ему выполнять движения, близкие к естественным, при выполнении различных задач. Основной недостаток – недостаточно интеллектуальная система управления, медленная реакция и набор пресетов захвата, жестко заданных, без возможности настройки. Может выполнять 14 различных пресетов захвата и перемещений рук, например, включать и удерживать обычный домашний фен для волос, управлять компьютерной мышью и производить прочие сложные манипуляции.
- MyoSensorHand (Otto Bock, Австрия, http://www.ottobock.com)
Система миоэлектрических биопротезов, обеспечивающая захват и удержание предметов, и имеющая встроенную систему обратной связи для автоматического увеличения силы захвата при обнаружении выпадения предметов из захвата биопротеза. Может воспроизводить более 10 наиболее часто используемых паттернов захватов и движений. Самый совершенный биопротез из имеющихся на настоящий момент. Имеет 2 серьезных проблемы. Одна связана с достоверностью сигналов от биопотенциалов мышц человека. Вторая – с недостаточно быстрой реакцией на события и довольно ограниченным интеллектом. Известны случаи, когда человек, управлявший автомобилем с помощью данного протеза попадал в аварию из-за медленной реакции кисти биопротеза. В нашем проекте мы постараемся решить данную проблему с помощью применения параллелиной вычислительной архитектуры. Прецеденты использования подобной архитектуры есть например для экзоскелетов, где важна скорость реакции для поддержания равновесия.

Таким образом, ЭО АПК будет содержать новые конструктивно-компоновочные, программно-аппаратные и схемотехнические решения: большое количество степеней подвижности, близкое к таковому у человека, в том числе управляемых степеней подвижности; новый подход к решению задачи обратной связи и реализации параллельной вычислительной архитектуры с использованием нейросетевых алгоритмов.

Текущие результаты проекта:
На 1 этапе работ по проекту, в соответствии с логикой научного исследования, перед исполнителем стоят, в основном, аналитические задачи, физического результата работ в виде какого-либо макета, образца, программного обеспечения не разрабатывается. На настоящий момент статус выполнения работ, согласно КП, наглядно можно продемонстрировать в процентах, считая, что полностью выполненная работа - 100%.

1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе, обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты – не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2014 гг.: - 100%

2. Исследование объекта ПНИ: - 60%

3. Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.: - 100%

4. Выбор направления исследований: - 0%

5. Подведение итогов этапа ПНИ: - 0%

Таким образом, можно резюмировать, что на 17 ноября 2014г. анализ источников и патентные исследования выполнены полностью и составляют примерно 50% от всех работ 1 этапа, с учетом сложности работ. Исследование различных проблем, которые необходимо решить при создании манипулятора, выполнено примерно наполовину. Остальные работы логически вытекают из исследования объекта ПНИ, и в параллельном режиме их выполнить нельзя.