Может ли парализованный человек водить машину?

На прошедшей в первой декаде декабря выставке «Российская неделя здравоохранения» учеными лаборатории интеллектуальных биомехатронных технологий ННГУ им. Лобачевского совместно с компанией ООО «Зетта» было представлено два опытных образца инновационных транспортных средств для обеспечения свободы передвижения инвалидам: Нейроколяска и Нейромобиль.

Нейроколяска представляет собой электроприводное индивидуальное средство передвижения с несколькими уникальными функциями, повышающими качество жизни людей со стойкими нарушениями двигательной функции нижних конечностей. Так, наряду с обычной возможностью перемещения, устройство оснащено средствами вертикализации пользователя, переводящими его из положения сидя в положение стоя. Известно, что постоянное пребывание в положении сидя чревато возникновением вторичных поражений (например, пищеварительной системы, кровообращения и др.), поскольку изначально функционирование внутренних органов эволюционно адаптировалось к прямоходящему образу жизни. Кроме этого, функция вертикализации улучшает возможность самообслуживания инвалида, так как сокращается потребность в посторонней помощи. Для личного пользования эта система с функцией вертикализации представляет новую степень свободы, ведь люди с парализованными ногами теперь смогут достать любой высоко лежащий предмет.

Коляска также предусматривает возможность реализации механотерапии, то есть в вертикальном состоянии будут осуществляться движения ног. Устройство обеспечит возможность проведения реабилитационных процедур, как в стационаре под наблюдением медицинского персонала, так и самостоятельно в домашних условиях. Устройство подходит, чтобы стимулировать мышечную активность в нижних конечностях, поддерживать суставы в функциональном состоянии, так как при отсутствии движения постепенно происходит атрофия.

На втором этапе разработчики хотят интегрировать систему нейроуправления в контур управления механизмами коляски, ответственными за выполнение реабилитационных процедур и, позднее, за перемещение (движение вперед, вправо, влево, назад) коляски в пространстве. Система нейроуправления будет осуществлять мониторинг электрофизиологической активности человека и транслировать ее в команды управления для исполнительных механизмов «Нейроколяски». В частности, регистрируя энцефалографическую активность головного мозга система способна выявить намерение пользователя совершить движение ногами и запустить систему механотерапии. За счёт механизма биологической обратной связи и синаптической пластичности можно будет попробовать восстановить утраченные двигательные навыки. Соответственно, человек будет пытаться мысленно сформировать команду, и если она распознается корректно, то робот ее поддержит. Такая обратная связь должна способствовать ускорению регенеративных и репаративных процессов организма, стимулировать процесс восстановления моторных центров. Ученые полагают, что это будет прорыв в реабилитации, например, для пациентов перенесших инсульт, у которых произошли повреждения моторных областей мозга.

Коляска предназначена в большей степени для передвижения внутри помещений, а для того, чтобы обеспечить возможность отправиться на более дальние расстояния, проектируется другое транспортное средство – «Нейромобиль». Идея создания «Нейромобиля» состоит в том, чтобы предоставить возможность инвалиду в своей коляске погрузиться в элеткромобиль и поехать туда, куда ему нужно, используя сигналы биоэлектрической активности. Планируется создать единый комплекс: человек на нейропилотируемой коляске будет заезжать в машину, и теперь управление будет передаваться соответствующим устройствами электромобиля. Инвалид, по сути, сможет использовать те же самые сигналы, с помощью которых управляет сначала коляской, а затем исполнительными механизмами автомобиля.

Реализуемый в проекте «Нейромобиль» подход предполагает его оснащение средствами мониторинга окружающей обстановки и планирования траектории движения на дороге. С помощью средств визуализации ассистивная информация будет представляться водителю, которому необходимо сделать выбор одного из сценариев движения (например, «перестроение в соседнюю полосу», «поворот» и др.). Выбор осуществляется посредством системы, осуществляющей регистрацию сигналов биоэлектрической активности водителя (в том числе сигналы головного мозга, данные глазодвигательной активности – трекинг направления взгляда, нейромышечные сигналы) и их трансляцию в команду управления электромобилем. То есть совокупность данных о состоянии человека анализируется специальными алгоритмами и это позволит определить намерение водителя.

По большому счету ПО электромобиля формирует «искусственный интеллект», интерпретирующий наряду с окружающей обстановкой и паттерны биоэлектрической активности, генерируемые мозгом водителя (получающие проявление, в том числе в мышечной активности, движении глаз и непосредственно электроэнцефалограмме мозга), и связывающий их с командой, которая обеспечивает управление автомобилем. Иными словами, большую часть времени транспортное средство будет двигаться автоматически, но в отдельных ситуациях, связанных с выбором варианта движения из нескольких альтернативных сценариев водитель будет самостоятельно определять движение электромобиля.

Стоит также отметить и некоторые конструктивные особенности «Нейромобиля». В частности, использование пневмоподвески, позволяющей регулировать высоту задней оси транспортного средства. Когда инвалид подъезжает к электромобилю, нажимая на кнопку пульта (или, модулируя собственную биоэлектрическую активность, формирует соответствующую команду) задняя дверь электромобиля поднимается вверх, опускается задняя ось и пандус, в результате чего получается наклонная плоскость, по которой водитель может заехать без посторонней помощи.

Другим достоинством «Нейромобиля» является его низкая себестоимость из-за отсутствия дорогостоящих механизмов передачи крутящего момента: трансмиссии, редуктора, приводов. Используется дешёвый в технологическом производстве асинхронный привод мотор-колеса. Нейромобиль обладает высокими показателями энергоэффективности: энергопотребление на 100 км пробега на 30-55% ниже мировых аналогов. У машины превосходные тяговые условия: самый высокий удельный крутящий момент на килограмм веса из всех мировых аналогов электропривода.

Проектируемая единая платформа обеспечит людям с ограниченными возможностями мобильность как внутри помещений, так и на улице. Эта прорывная технология для автономных транспортных средств будущего.