Вспомогательные цифровые технологии для людей с физическими недостатками и инвалидов. Часть 1
Инвалиды и люди с физическими недостатками ежедневно борются, чтобы выполнить обычные бытовые задачи, которые остальному миру кажутся легкими и не вызывают никаких проблем. Чтобы облегчить жизнь таким людям, устраняя барьеры и повышая их возможности, используют вспомогательные устройства разного рода. Они значительно улучшают качество жизни инвалидов, придают им оптимизм и улучшают настроение.
Технологии развиваются очень быстро, и новые устройства, в основном электронные, создаются каждый день. Вспомогательные устройства, которых вчера не существовало или которые были непомерно дорогими или неуклюжими, теперь доступны по цене, эффективны и подходят для многих потребностей этих людей.
В этом обзоре мы представим несколько примеров устройств подобного типа, предназначенных для помощи людям с ограниченными физическими возможностями.
Вспомогательные технологии для домашних задач и обслуживания
"Умные" домашние помощники, такие как Google Home или Amazon Echo, помогают людям с ограниченной мобильностью в пользовании компьютером или телефоном. Эти устройства могут выполнять целый ряд рутинных задач, например, назначать встречу, воспроизводить музыку, рассказывать о погоде, давать рекомендации по просмотру фильмов и отвечать на основные вопросы, задаваемые пользователем вслух о событиях, людях или любых других данных, доступных в Интернете.
Кроме того, в настоящее время люди с ограниченными физическими возможностями могут легко пользоваться устройствами контроля окружающей среды из категории "Умный дом", если они могут использовать какой-нибудь альтернативный метод ввода данных, как, например, тот же Amazon Echo. Они могут дистанционно управлять электронными приборами в доме, например, освещением, обогревателями, кондиционерами воздуха или, скажем, дверьми, управляемыми электроникой.
Персональная система реагирования на чрезвычайные ситуации - это еще одно вспомогательное технологическое устройство, которое может помочь человеку с физическими недостатками. Обычно эти устройства продается в виде браслета, подвески или клипсы, которые крепятся на одежду. Нажав кнопку на устройстве, человек может предупредить выбранного опекуна или службу неотложной помощи в любой экстренной ситуации.
Например, американская компания eHeart Health Monitoring разработала персональную сигнальную систему, которая в непрерывном режиме отслеживает состояние своего "носителя" и его местоположение, а всю информацию отправляет членам семьи или опекуну. Система при этом дополнительно контролирует частоту биения сердца и дыхания, температуру, уровень активности, GPS-координаты, положение тела, а также может фиксировать падения и отсылать предупреждения о чрезвычайной ситуации. Система eHeart Health Monitoring обладает также возможностью отсылки SMS-сообщения членам семьи или ухаживающей за инвалидом медсестре, если пользователь нажмет кнопку "Помощь".
Систему можно также сконфигурировать таким образом, чтобы она отсылала сообщение, если частота сердцебиения пользователя выйдет за пределы безопасного диапазона. Такие же сообщения могут быть настроены с учетом уровня насыщенности крови пользователя кислородом.
Для ухода и обслуживания на дому нечто столь распространенное сегодня, как робот-пылесос, является идеальным вспомогательным технологическим устройством для людей с ограниченными физическими возможностями. Они помогают поддерживать полы в доме в чистоте и не требуют почти никакого внимания со стороны пользователя, так как являются практически автономными с момента их установки дома.
Обычно такое устройство не считается технологическим триумфом, но его значительно недооценивают. Эти роботы используют локальную навигацию для тщательной уборки своей среды. Некоторые из них даже используют тот же самый алгоритм навигации, как и роботы-сапёры, создаваемые для армии.
Роботизированные протезы
Люди, потерявшие одну из конечностей, или полностью потерявшие возможность ходить вследствие паралича или повреждения позвоночника, используют протезы или экзоскелеты, которые частично компенсируют потерю. При этом сегодня это уже не просто "макет" руки, например, с захватом вместо кисти или ноги, представляющий простое механическое устройство. Сегодня это сложная роботизированная система, часто со встроенным искусственным интеллектом или интерфейсом типа "мозг - компьютер".
Например, протез DEKA Arm, часто называемый "Люк" (в честь Люка Скайуокера из фильма "Звездные войны"), разработан при участии военного агентства DARPA для людей, которым ампутировали верхние конечности. Разрабатываемый прибор существенно революционизирует протезирование, давая пользователю больше контроля.
Новый протез весит примерно столько же, как и обычная, живая рука человека, по своим размерам она также не сильно отличается от оригинала. Искусственная рука имеет шесть заранее запрограммированных вариантов хваток руки, которые может выбирать пользователь, причем рука обладает способностью двигать несколькими суставами одновременно. Управлять различными движениями протеза могут любого рода контроллеры, которые наиболее подходят каждому конкретному пациенту. Это могут быть кнопочная система, ЭМГ-электроды или даже беспроводные гаджеты, встроенные, например, в обувь. Устройство отличается большими возможностями, например, с его помощью пользователь может пользоваться ключами, готовить и есть пищу, застегивать молнию на одежде, причесываться и многое другое.
Еще более инновационное устройство создали в Федеральной политехнической школе Лозанны (Швейцария). Это "умная" роботизированная рука, которая использует программное обеспечение на базе алгоритма машинного обучения, обеспечивающий лучший контроль протеза конечности. При этом роботизированная технология может лучше предвидеть намерения пользователя, вплоть до движения отдельных пальцев. В процессе, называемом "совместное управление", "умная" искусственная рука может автоматически контролировать определенные движения, такие как захват и манипулирование, объединяя таким образом как роботизированное, так и пользовательское управление для улучшения работы искусственной руки.
Здесь робот и пациент работают вместе, чего раньше никогда не пробовали. С помощью этой системы роботизированный протез определяет предполагаемые движения пальцев с помощью датчиков на культе руки, измеряющих мышечную активность. Эти данные транслируются в систему, контролирующую движение отдельных пальцев на протезе кисти. Робот также достаточно "умен", чтобы расшифровать намерения пользователя и обладает уровнем автоматизации, позволяющим, например, схватить объект и поддерживать с ним контакт столько, сколько потребуется.
А исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и компании SensArs смогли придать существующим коммерческим протезам ног ощущения, похожие на те, что чувствует "живая" нога. Они разработали интерфейс, который может связать протез с остаточными нервами бедра и создать механизм нейронной обратной связи с помощью имплантированной в бедро системы нейростимуляции. В этой разработке использовалась серийно выпускаемый протез компании Össur, который был оснащен датчиками давления на подошве, а также вокруг колена, чтобы всегда знать, где находится нога при ходьбе. В итоге такой протез позволяет существенно уменьшить усталость человека при его использовании и, как побочное явление, убрать фантомные боли.
Устройства для слепых и слабовидящих людей
Люди, полностью или частично потерявшие зрение, существенно ограничены в своей жизни, не имея возможности выполнять самые простые задачи, не видя своего собеседника или испытывая сложности в ориентации и чтении. Но сегодня им предлагаются возможности, которые не ограничены просто белой тростью или собакой-поводырем.
В частности, недавно была разработана "умная трость" для слепых под названием WeWALK, которая потенциально способна полностью изменить способ навигации слабовидящих людей в их мире. WeWALK - это насадка с сенсорной панелью, которую можно закрепить на любом трости, превратив ее в "умную". Устройство использует ультразвуковые датчики для предупреждения пользователя о приближающихся препятствиях вибрацией рукоятки. Эти датчики обнаруживают не только помехи на уровне земли, но и предметы, свисающие над головой или на уровне грудной клетки.
"Умная" трость может быть посредством Bluetooth сопряжена с большинством смартфонов на базе Android и iOS, что означает, что она может интегрироваться с такими приложениями, как Google Maps для персонализированных пошаговых инструкций. Таким образом, "умная" трость может помочь людям с нарушениями зрения легче передвигаться, особенно в больших городах.
Кроме того, "умная" трость WeWALK оснащена встроенным динамиком и микрофоном, который идеально работает с голосовой системой Alexa от Amazon.
Сегодня на рынке появились не только сотовые телефоны с клавишами Брайля, которыми незрячие люди пользуются уже некоторое время, но и сенсорные смартфоны для невидящих людей. В США сейчас разрабатывается телефон с экраном, состоящим из сетки контактов. Когда пользователь получает сообщение, выступающие штырьки формируют формы и символы с помощью технологии "Shape Memory Alloy".
Компания IrisVision разработала относительно недорогую систему визуальной помощи для слабовидящих людей. Система использует мощность смартфона Samsung Galaxy, устанавливаемого в гарнитуру виртуальной реальности Samsung Gear VR. Телефон фиксирует окружающую пользователя сцену с помощью камеры смартфона, а затем перенаправляет изображение в глаза для улучшения ее видимости для слабовидящих людей. Улучшение картинки выполняется с помощью нескольких алгоритмов, разработанных для различных состояний глаз.
Система IrisVision обеспечивает широкий угол обзора, а пользователи могут варьировать цветовой контраст и яркость изображения. Пользователи также могут динамически регулировать область приближения изображения и увеличение. Система включает различные режимы чтения, как высококонтрастных черных букв на белом, так и наоборот, что делает текст более читабельным.
Причем устройство имеет версии для людей с разными заболеваниями зрения. Один набор функций позволяет частично компенсировать макулярную дегенерацию, при которой ухудшается центральное зрение. Другой набор алгоритмов позволяет использовать IrisVision людям с ухудшенным периферическим и ночным зрением.
