Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка комплекса научно-технических решений для нейроинтеграции экзоскелетонных роботизированных устройств

Докладчик: Казанцев Виктор Борисович

Должность: Директор НИИ, заведующий кафедрой, д.ф.-м.н.

Цель проекта:
Исследование механизмов и принципов, участвующих в реализации моторных функций у человека, и поиск методов реализации схемы нейроинтеграции роботизированных экзоскелетонных комплексов с пациентами при частичном или полном нарушении опорно-двигательного аппарата

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка эффективной системы нейроинтеграции для задач управления динамикой экзоскелетонных устройств требует решения следующих задач:
1) Выявление наиболее оптимальных точек регистрации биоэлектрической активности. С учетом анатомических особенностей человека будут идентифицированы области для получения наиболее информативного сигнала, характеризующего моторные движения.
2) Предварительная обработка сигналов регистрируемых биосенсорами. Будет разработано программное обеспечение для фильтрации шумов, фрагментации сигнала, вычисления определенных статистических характеристик в пределах каждого фрагмента записи и т.д.
3) Разработка алгоритмов детектирования паттернов биоэлектрической активности. Будут построены математические модели описывающие процессы формирования и эволюции паттернов биоэлектрической активности. Будут определены статистические характеристики, позволяющие идентифицировать паттерны на фоне спонтанной активности.
4) Система классификации паттернов. Будут предложены методы, позволяющие статистически достоверно идентифицировать типы движения по данным регистрации биоэлектрического сигнала.
5) Система обучения. Будут предложены методы выявления специфичных для пациента характеристик биоинформационного сигнала для реализации гибкой пациент-специфичной системы управления.

В процессе решения данных задач планируется получение следующих результатов:

1. Методика размещения сенсоров с учетом анатомических особенностей человека.
2. Алгоритмы работы блоков обработки информационного сигнала с биосенсоров.
4. Алгоритмы детектирования паттернов биоэлектрической активности, соответствующих моторным движениям.
5. Алгоритмы классификации моторных паттернов.
6. Программная реализация разработанных алгоритмов детектирования и классификации моторных паттернов.
7. Рекомендации по использованию разработанной системы нейроинтеграции для управления движением антропоморфных робототехнических платформ, в частности экзоскелетонными комплексами.
8. Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Применение системы нейроинтеграции будет способствовать прогрессу в решении медицинских и реабилитационных задач, оптимизации повседневного быта, а также в производственной сфере. Разработка системы нейроуправления будет способствовать развитию средств помощи (в частности экзоскелетонов) людям, испытывающим двигательный дефицит, наступивший из-за травм или по причине болезни. Создание подобных систем в сочетании с экзоскелетонными комплексами позволит существенно улучшить качество жизни пациентов, страдающих нарушениями опорно-двигательного аппарата, что также повлечёт за собой положительные изменения в экономических показателях (увеличение трудоспособности самих пациентов и их близких, снижение затрат на обслуживание пациентов и модернизацию дома для комфортного пребывания и т.д.). Разрабатываемая система нейроинтеграции может быть использована для управления роботизированным устройством виртуального присутствия. Подобные устройства обеспечат пациентам, прикованным к постели, возможность удовлетворения потребностей в общении, социализации, выполнения удалённой работы. Разработка и активное внедрение систем нейроуправления исполнительными устройствами способствует развитию фундаментального подхода к созданию более сложных, превосходящих существующие аналоги систем управления в области антропоморфной техники и производства гражданского и военного назначения.
Кроме общих улучшений социальной и экономической обстановки, которые будут наблюдаться из-за увеличения количества трудоспособного населения (благодаря развитию средств реабилитации), данные разработки будут способствовать интенсификации внедрения высоких технологий в современное общество. В частности, это приведет к распространению социальных роботов, роботов способных заменить человека на вредном производстве и при ликвидации ЧС, продвижению концепции «умного дома». Все это в свою очередь, также будет стимулировать развитие экономики, обеспечивая высокотехнологичные предприятия заказами на производство, что будет способствовать открытию новых рабочих мест.
Ожидаемые результаты исследований могут найти применение во многих отраслях промышленности, в том числе в машиностроении и нефтегазовой сфере при решении инжиниринговых задач различного класса сложности. Введение роботизированных комплексов с системой нейроинтеграции в перспективе будет способствовать улучшению качества выпускаемой продукции, увеличению производительности труда и минимизации человеческого фактора на производстве. И, что самое главное, это позволит исключить риск тяжёлых травм на производстве. Подобная повсеместная модернизация структуры бытовых и технологических процессов положительно скажется на социально-экономической ситуации в стране.
Перспективность вновь создаваемой интеллектуальной собственности подтверждается патентоспособностью результатов по данному направлению исследований. Предварительный анализ патентной ситуации выявил существенный рост публикационной активности, начиная с середины 2000-х, на сегодняшний день сохраняющий свою тенденцию. Это свидетельствует о высоком лицензионном потенциале нематериальных активов, планируемых к созданию в рамках прикладных научных исследований и экспериментальных разработок.

Текущие результаты проекта:
Проект находится на стадии подписания Соглашения с Министерством образования и науки РФ