Ученые из Новосибирского государственного технического университета создали «цифрового двойника» человеческой походки для роботов-реабилитологов. Разрабатываемый ими революционный мехатронный комплекс, основанный на этой уникальной математической модели, поможет пациентам, перенесшим инсульт или травму, заново научиться ходить. Ключевое преимущество разработки — модель учитывает индивидуальные параметры каждого пациента, такие как масса тела и длина сегментов ног, а также впервые реалистично моделирует поворот стопы, что позволяет персонализировать процесс восстановления и выводит эффективность реабилитации на принципиально новый уровень.
Для создания максимально точной «цифровой тени» шага ученые разбили цикл ходьбы на четыре фазы, каждую из которых описывает своя система математических уравнений. Чтобы проверить реалистичность модели, исследователи использовали маркерную систему захвата движений, подобную тем, что применяются в голливудских студиях для создания спецэффектов. Результаты показали, что модель идеально повторяет траектории движения бедра, голени и стопы.
Этот «искусственный шаг» станет мозгом для экзоскелета — роботизированного костюма, который будет крепиться к ногам пациента. Управление приводами суставов построено по каскадной системе, что обеспечивает плавность и точность движений, сравнимую с естественными. При этом сам комплекс спроектирован мобильным и сможет легко перемещаться между палатами в медицинских учреждениях.
Разработка открывает новые горизонты для реабилитации. В будущем интеграция с искусственным интеллектом позволит системе в реальном времени подстраивать программу тренировок под состояние пациента, например, снижая нагрузку при учащении пульса. Это не только ускорит восстановление двигательных функций, но и сделает дорогостоящие реабилитационные процедуры более доступными.
Исследование опубликовано в журнале «Информатика и автоматизация».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
