Российский инженер разработал доступный роботизированный протез руки

Российский инженер Максим Ляшко из Норильска разработал роботизированный протез руки, который в 10-100 раз дешевле импортных аналогов, сообщает Hi-Tech.Mail.ru со ссылкой на Hightech.fm. Детали устройства можно будет распечатать на 3D-принтере, и вместе с электроникой цена протеза составит около 1 тысячи долларов. Промышленные импортные варианты обойдутся в 25-250 тысяч долларов.

Три года назад Максим Ляшко потерял руку во время работы в шахте. После этого 28-летний инженер решил создать роботизированный протез руки, который был бы доступен каждому. Основная идея созданного им протеза MaxBionic - открытость платформы. В разработку Ляшко вложил порядка 300 тысяч рублей. Третья версия протеза будет на металлической основе и пойдет в серию, ее масса составит 400 граммов.

Протез имеет оригинальную систему тяги пальца с самоблокировкой, электромиографические датчики, плату управления и систему упругого удержания. Она лучше зарубежных вариантов: чтобы удержать предмет, здесь не требуется постоянной работы мотора. При этом, если предмет выпадает, рука сжимает его сильнее. На наладку устройства требуется 10 минут.

Доступность своего устройства Ляшко объясняет тем, что практически все его части он заказывал у компаний-производителей по собственным чертежам и документации. Если использовать импортные комплектующие, стоимость протеза существенно возрастает. Чтобы выпустить opensource-версию протеза, Максим пытается собрать 1,5 млн рублей на Boomstarter. Разработчик не верит, что ему удастся собрать нужную сумму, хотя от идеи отказываться не собирается.

Инженер рассказал, что инвесторы не верят в opensource-версию, однако Ляшко намерен параллельно разрабатывать и ее, и серийный протез, а также вариант для детей 7-12 лет. Возможно, Максиму придется выйти на зарубежную площадку, чтобы собрать необходимые средства.

Протезы - искусственные конечности, призванные заменить или дополнить потерявшие возможность двигаться и функционировать природные части тела человека. Протезом может быть аналог кисти или ноги, части черепа или позвоночника и прочего. Задача научно-технических предприятий - создать протез, максимально приближенный к идеалу и заменяющий некогда рабочую или отсутствующую конечность человека на сто процентов (и даже больше). Основная проблема при создании протезов заключается в тактильной отдаче и управлении им с помощью силы мысли так же, как человек некогда управлял своей собственной конечностью. Возможно, однажды протезами, неотличимыми и превосходящими оригинал во много раз, можно будет заменить любую утраченную часть тела.

Современные протезы рук могут управляться специальными электродами, которые помещаются на кожу и считывают биоэлектрические сигналы мышц. Однако у данного метода имеются ограничения, позволяющие совершать лишь самые простые движения искусственной конечностью, например, сжимать и разжимать руку и ладонь. При этом человек, конечно же, совершенно не способен что-либо чувствовать искусственной рукой. Новая разработка европейских ученых решает эти недостатки.

Британский производитель протезов компания Open Bionics объединит свои усилия с американской компанией , чтобы разработать для детей-инвалидов серию уникальных протезов, стилизованных под популярные фильмы и мультфильмы. Подобная инициатива стала возможна во многом благодаря мероприятию

В стенах «Ростеха» Геннадий Знайко разработал протез, который управляется силой мысли: искусственная нога получает сигналы от мозга. К 2018 году он рассчитывает наладить серийное производство

Главный конструктор ИНЭУМа Геннадий Знайко намерен потеснить импорт на российском рынке роботизированных протезов и выйти на мировой

Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) был основан в 1958 году изобретателем советских ЭВМ Исааком Бруком (теперь институт носит его имя). Сотрудники института, который сейчас входит в структуру «Ростеха», до сих пор занимаются разработкой вычислительных машин и микропроцессоров для государственных нужд, в том числе и оборонных.

Замгендиректора и главный конструктор по медицинской технике ИНЭУМа Геннадий Знайко тоже посвятил многие годы разработкам суперкомпьютеров, но перестройка заставила его сменить сферу деятельности. А в начале 2016 года под его руководством команда ученых ИНЭУМа создала искусственную ногу, которая управляется сигналами от мозга. При поддержке «Ростеха» ИНЭУМ рассчитывает стать пионером в серийном производстве таких агрегатов в России, а возможно, и в мире.

Последователь Винера

Геннадию Знайко 66 лет. В институт Брука он устроился в 1980-х. До этого выпускник факультета приборостроения МГТУ им. Н.Э. Баумана работал в вычислительном центре Мосгорисполкома. Ученый с детства «интересовался философским осмыслением увеличения производительности человека». Еще школьником он познакомился с трудами «отца кибернетики» Норберта Винера и понял, что будущее за искусственным интеллектом. «Вся история развития вычислительной техники прошла перед моими глазами», — вспоминает он. Он успел поработать, например, на вычислительном комплексе «Урал», работавшем на электронных лампах, и на советском компьютере «Днепр», который занимал 40 кв. м, а программы вводились с фотопленки.

В 1982 году Знайко стал заведующим лабораторией ИНЭУМа и подключился к разработке советской серии вычислительных комплексов СМ ЭВМ. Эти машины до сих пор используются в системах радиационного контроля на АЭС «Росатома» и в системах управления движением поездов Московского метрополитена (например, на станциях «Бульвар Дмитрия Донского» и «Парк Победы»).

В 1990-е для науки настали тяжелые времена. Госфинансирование разработок прекратилось, штат ИНЭУМа сократился с 2500 до 300 человек. Оставшимся ученым пришлось думать, как заработать. «Мы искали пути, чтобы, не имея крупного производства, создать дорогой и малосерийный продукт», — вспоминает Знайко. Первым опытом стали печатные платы для принтеров. Ученые наладили их производство на мощностях ИНЭУМа и продавали предприятиям, которые использовали платы для печати квитанций о зарплате.

В 1990 году Знайко, который к тому времени возглавлял в ИНЭУМе отдел, познакомился с председателем комитета по новой медицинской технике Минздрава Тамарой Носковой. Она, по словам Знайко, искала разработчиков для переносного эхоэнцефалодоплерографа — прибора ультразвукового исследования головного мозга для выявления гематом и опухолей. Это, решил ученый, то, что нужно: дорогой немассовый продукт, который можно производить своими силами. Сам он спустя некоторое время возглавил в институте медицинское направление.

По заказу Минздрава ИНЭУМ разработал ультразвуковой прибор «Комплекс-М» и в 1996 году запустил его производство. Прибор собирали в ИНЭУМе из деталей, которые производили несколько приборостроительных заводов в Москве и Зеленограде. Заказчиками были больницы и поликлиники. «Маржа была существенной», — вспоминает Знайко: 70-75%, или $8 тыс. Ориентиром в цене, по словам ученого, были зарубежные аналоги. В год, рассказывает Знайко, продавалось около 100 приборов, оборот достигал десятков миллионов рублей. В течение следующих 15 лет Знайко в основном занимался усовершенствованием и расширением линейки «Комплекс-М». Сейчас на сайте ИНЭУМа представлены более десяти аппаратов этого семейства стоимостью от 100 тыс. до 330 тыс. руб.

$434 млн составил объем мирового рынка роботизированных протезов в 2015 году

$15-100 тыс . стоит роботизированный протез, разработанный западными компаниями

Источник: Spearhead Acuity Business Research & Consulting

Заметил нишу

В апреле 2012 года Минпромторг объявил конкурс на научные изыскания для федеральной целевой программы «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года» (так называемая программа «Фарма-2020»). Один из лотов — создание за 3,5 года «базовой модели экзопротезов с электронным управлением на основе импульсов головного мозга».

На НИОКР и опытную разработку Минпромторг был готов потратить 500 млн руб. Знайко заявил ИНЭУМ на участие. Других претендентов не нашлось. Конкурс был признан несостоявшимся, а Минпромторг заключил с ИНЭУМом контракт как с единственным участником.

Сфера была для Знайко абсолютно новой. Но рынок показался ему вполне перспективным, а данная ниша — незаполненной. Количество инвалидов с ампутированными конечностями во всем мире составляет, по разным оценкам, 10-20 млн человек. Крупнейший мировой производитель протезов, исландская компания Össur, оценивает мировой рынок искусственных конечностей в $1-1,2 млрд.

Все протезы можно разделить на два вида — механические и бионические. Механические (или тяговые) приводятся в движение специальными тросами, которые крепятся и управляются оставшейся частью конечности. Бионические (или роботизированные) протезы получают команды от встроенных микропроцессоров. Они отдают распоряжения на основе информации, которая поступает через датчики, расположенные как на протезе, так и на самом человеке. Таким образом реакция искусственной конечности приближается к естественной. Мировой рынок механические и роботизированные протезы в денежном выражении делят почти поровну, свидетельствуют данные аналитического агентства Spearhead Acuity Business Research & Consulting (SA-BRC): на агрегаты с микропроцессорами приходится $430 млн из рынка в $1 млрд.

Сейчас на мировом рынке представлены два типа роботизированных протезов, рассказывает профессор биофака МГУ Александр Каплан: когда команды на протез поступают от датчиков в нем самом либо от датчиков, которые считывают электрические сигналы с оставшихся мышц. Это ограниченное управление, признает Каплан. «Наиболее естественный путь управления протезом — «подумать», то есть непосредственно от мозга», — объясняет он. Над разработкой протеза, который управлялся бы от мозга, работа идет, по словам ученого, во всем мире. Но на рынке таких образцов еще нет.

Самых заметных результатов в разработке протезов, управляемых с помощью мозга, достиг Университет Джонса Хопкинса. В 2006 году его ученые вместе с Агентством по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA; подразделение Министерства обороны США) запустили программу «Революционное протезирование». Спустя шесть лет представили прототип протеза руки, который управлялся с помощью электродов, подсоединенных к головному мозгу. А в 2015-м сотрудники университета представили протез руки, способный передавать своему владельцу тактильные ощущения. В прошлом же году исландская Össur объявила об успешном создании бионического протеза ноги, управляемого человеческим мозгом.

Основная задача — максимально приблизить работу системы из «мехатроники, материалов и датчиков» к естественным движениям, говорит Знайко. Выиграв конкурс Минпромторга, он рассудил, что технологии и опыт в создании высокотехнологичных медизделий у ИНЭУМа уже есть, а восполнить недостающие компетенции можно за счет партнеров.

Шапочка и датчики

«Специалистов в этой области можно по пальцам одной руки пересчитать», — говорит Знайко. Прошерстив информацию, он вышел на двух профессоров — Сергея Щукина из МГТУ им. Н.Э. Баумана и Александра Каплана из МГУ. У Щукина были разработки, позволяющие считывать электрические импульсы от мышц. А Каплан разрабатывал интерфейс «мозг — компьютер» (внешне выглядит как шапочка, расшитая датчиками), который преобразует сигналы мозга в команды для внешних устройств, например протезов. На основе контрактов, которые ИНЭУМ заключил с МГУ и МГТУ (суммы Знайко не раскрывает, ссылаясь на коммерческую тайну), Щукин и Каплан предоставили свои разработки команде программистов Знайко. А те, по его словам, «научили» протез через внешние датчики распознавать как нервные импульсы от оставшейся конечности, так и сигналы мозга, и реагировать на них.

Чтобы изготовить опытные образцы протезов, Знайко выбрал 12 предприятий «от Сибири до Москвы» — например, производителей деталей из углепластика, высокоточных механических компонентов и электродвигателей, перечисляет ученый. Прошедшие отбор поставщики предоставили в ИНЭУМ гарантийные письма о готовности выпускать до 1 тыс. штук своих деталей без дополнительных капвложений, рассказывает Знайко. Назвать контрагентов он отказался, опять ссылаясь на коммерческую тайну, но признал, что часть из них входит в «Ростех».

Шапочка с электродами считывает сигналы мозга и передает их на протез. Таким образом протез будет управляться почти на подсознательном уровне, а движения будут максимально приближены к естественным, считают в ИНЭУМе (Фото: Иван Кайдаш для РБК)

Представитель «Ростеха» подтвердил, что входящие в госкорпорацию предприятия участвуют в производстве компонентов для проекта ИНЭУМа. Задействованы, по словам представителя госкорпорации, например, Рыбинский приборостроительный завод и «Московский машиностроительный экспериментальный завод — композиционные технологии». Взаимодействие предприятий происходит на договорных условиях, подчеркивает он.

На разработку и изготовление опытных образцов у ИНЭУМа ушли все выделенные Минпромторгом средства (0,5 млрд руб.) и 3,5 года: полтора — на исследования и еще два — на опытно-конструкторскую работу. Сейчас искусственная нога из трех модулей (колено, голень и стопа) прошла технические испытания внутри ИНЭУМа. Следующий шаг: технические испытания в лабораториях Росздравнадзора (они еще не начались). После них ИНЭУМ начнет медицинские испытания на пациентах. Все вместе займет около года, рассчитывает Знайко. В итоге ИНЭУМ сможет зарегистрировать протез в Росздравнадзоре как медицинское изделие и вывести его на рынок.

47 тыс. заявок в среднем в год поступает на получение различных протезов

328 инвалидов получили роботизированные протезы от государства в 2015 году

700 тыс. руб. и выше может стоить протез от ИНЭУМа после запуска производства
2 млрд руб . рассчитывает ИНЭУМ заработать на продаже протезов за шесть лет

Источники: Министерство труда и социальной защиты РФ, данные ИНЭУМа

Потеснить импорт

Основным заказчиком протезов в России является государство. Оно обеспечивает более 95% потребности населения в «технических средствах реабилитации», следует из ответа Минтруда на запрос РБК. Протезы закупают подведомственные Минтруду протезно-ортопедические предприятия (ПрОПы; всего 71 предприятие в форме ФГУПа) на средства Фонда социального страхования. В федеральном бюджете на 2016 год на обеспечение инвалидов «техническими средствами реабилитации» заложено, по данным представителя Минтруда, 29,8 млрд руб. В год в среднем поступает более 47 тыс. заявок на «получение протезов различных модификаций», говорит она.

В прошлом году было удовлетворено 76% заявок, отмечает представитель Минтруда: «Это связано с продолжительным циклом изготовления протеза». Чтобы получить протез, пострадавший обращается в подведомственные Минтруду федеральные учреждения медико-социальной экспертизы. Там разрабатывают индивидуальную программу реабилитации и подбирают необходимый тип и конструкцию протеза. На основе этих рекомендаций ПрОП собирает протез из комплектующих. Собственного производства у ПрОПов нет, комплектующие они закупают через конкурс. Среди поставщиков представитель Минтруда выделяет Ottobock, Össur, британскую Blatchford и научно-производственную фирму «Орто-Космос».

По градации Минтруда протезы делятся на четыре типа: косметические, функционально-косметические, рабочие и активные. Последние можно считать роботизированными, отмечает представитель Минтруда: они работают от внешнего источника энергии и «обеспечивают наиболее полное восстановление утраченных функций конечности». В 2015 году государство потратило на закупку модулей роботизированных протезов чуть более 410 млн руб. Самым востребованным оказался роботизированный модуль бедра — их было закуплено 203 штуки. По подсчетам Минтруда, средняя стоимость такого изделия составила 1,6 млн руб. Роботизированные протезы представлены на российском рынке только импортными изделиями, говорит директор по производству «Орто-Космоса» Степан Головин.

Качественный роботизированный протез в сборе стоит сейчас 2-3 млн руб., утверждает Знайко. Аналогичные цифры приводит и Головин из «Орто-Космоса». Так, искусственная нога из модуля стопы и голеностопа Triton smart ankle и коленного модуля C-Leg 4 (оба от Ottobock) обойдется примерно в 1,8 млн руб., следует из анализа рынка, подготовленного ИНЭУМом (цены 2015 года).

Протезы ИНЭУМа после запуска производства будут стоить от 700 тыс. до 1 млн руб., уверяет Знайко. Цена должна быть ниже за счет использования российских материалов и комплектующих, объясняет ученый. Характеристики модулей для протезов ИНЭУМа сопоставимы с импортными аналогами, следует из анализа рынка, подготовленного институтом Брука. Модуль стопы, разработанный ИНЭУМом, как и Proprio foot от Össur, адаптируется к движению по наклонной плоскости и лестнице, поднимает носок при ходьбе и подстраивается под высоту каблука. Судя по документу, модуль ИНЭУМа уступает импортному только в весе — при весе 1,5 кг он тяжелее на 100 г. Разработка команды Знайко будет дешевле в 2,5 раза, утверждают авторы анализа: 392 тыс. руб. против 996,8 тыс. руб. за Össur. Участники рынка, опрошенные РБК, не смогли оценить разработки ИНЭУМа: они не прошли сертификацию и еще не представлены на рынке.

700 тыс. руб. и выше может стоить протез от ИНЭУМа после запуска производства

2 млрд руб. рассчитывает ИНЭУМ заработать на продаже протезов за шесть лет

Используя последние достижения в области компьютерных технологий, материаловедения, робототехники, нейрофизиологии, нейропсихологии и нейрореабилитации ПАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука» планирует запуск серийного производства передовых отечественных бионических роботизированных протезов (работа выполнена в рамках ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу»).

Медицинский соисполнитель ФБГУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России

БИНК - БИОНИЧЕКАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ НИЖНЯЯ КОНЕЧНОСТЬ

БИНК - бионическая интеллектуальная нижняя конечность, не имеющая серийно выпускаемых мировых аналогов, обеспечивающая наиболее полное восполнение функций нижних конечностей, утраченных вследствие ампутации. БИНК является первым полностью активно-ассистивным протезом бедра, в котором реализуется синергетический эффект от совместного применения модуля коленного КИМ-21 и модуля стопы КИМ-10. Наиболее ярко этот эффект выражен при подъеме по лестнице пользователей с короткой культей бедра или c низкими физическими возможностями. При использовании «традиционных» протезов такие пользователи поднимаются по лестнице «приставным» шагом, а в случае использования БИНК возможен нормальный тип движения - попеременный шаг. В фазе переноса сокращается функциональная длина БИНК за счет поднятия носка модуля стопы КИМ-10 и сгибания модуля коленного КИМ-21. При контакте БИНК с поверхностью ступени модуль стопы возвращается в нейтральное положение, а модуль коленный КИМ-21 выполняет активное разгибание, тем самым помогая пользователю подниматься.
Система управления БИНК гибко сочетает командное управление пользователем и автоматизированное управление, при этом приоритетной задачей является безопасность пользователя. Такое решение дает пользователю возможность не «задумываться» над тем как выполнить движение, но в тоже время дает возможность непосредственно влиять на параметры функционирования своей бионической интеллектуальной конечности.

Ресурса аккумулятора БИНК хватает на день функционирования в нормальных условиях. В случае разрядки аккумулятора пользователь может оперативно заменить его на запасной, который входит в комплект поставки.
БИНК предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-3.

БИОНИЧЕСКИЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ КОЛЕНА КИМ-21*

Модуль колена КИМ-21 - шаг вперед в области отечественного протезостроения. В отличие от всех предыдущих коленных модулей, осуществляющих сгибание и разгибание под действием инерционных и внешних сил, КИМ-21 может сгибаться/разгибаться за счет встроенного привода с собственным источником питания, реализуя функции не только коленного сустава, но и функцию мышц сгибателей/разгибателей коленного сустава. В результате пользователь получает активную помощь от модуля коленного КИМ-21 в наиболее сложных для него ситуациях, таких как: подъем по лестнице; вставание из положения сидя; перешагивание препятствий.
Это снижает компенсаторные нагрузки на здоровую конечность, что в свою очередь увеличивает свободу и комфортность передвижений. Для безопасности и комфорта пользователя при длительном стоянии в модуле реализован механизм автоматической блокировки сгибания. Модуль коленный КИМ-21 непрерывно отслеживает скорость движения, тип поверхности и особенности движений пользователя, обеспечивая наиболее естественную походку. При разрядке аккумулятора, КИМ-21 продолжает обеспечивать безопасность передвижения.
Модуль коленный КИМ-21 предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-4.

* КИМ - компьютеризированный интеллектуальный модуль

БИОНИЧЕСКИЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ КОЛЕНА КИМ-20

КИМ-20 - бионический коленный модуль, сочетающий в себе естественность движений с одной стороны, а с другой стороны невысокую массу и цену. В основе коленного модуля лежит надежное, проверенное временем решение на основе управляемой гидравлики. Интегрированная система управления обеспечивает пользователю защиту от неконтролируемого сгибания в любых условиях. Модуль КИМ-20 может длительное время работать без подзарядки аккумулятора, что дает пользователю широкую свободу перемещений. В случае разрядки аккумулятора модуль перейдет в экономичный режим работы, что позволит пользователю в безопасном режиме добраться до зарядного устройства.
Модуль коленный КИМ-20 предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне бедра и с уровнем активности 2-4. КИМ-20 полностью совместим с модулем стопы КИМ-10.

БИОНИЧЕСКИЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ СТОПЫ КИМ-10

КИМ-10 - первый отечественный бионический активно-ассистивный модуль стопы, предназначен для протезирования людей с ампутацией нижних конечностей на уровне голени и бедра и с уровнем активности 2-4. При ходьбе на протезе, в состав которого входит модуль стопы КИМ-10, пользователю в большинстве случаев нет необходимости «задумываться» как ему сделать следующий шаг - композитная стопа обеспечит устойчивость на мелких неровностях поверхности, а встроенный микропроцессор на основании сигналов с датчиков обеспечит изменение угла голеностопного шарнира в соответствии с наклоном опорной поверхности.

Применение композитной стопы позволяет эффективно запасать энергию при контакте с поверхностью и отдавать энергию в момент отталкивания, что приводит к снижению затрат энергии пользователя, расходуемой на ходьбу. Модуль КИМ-10 обеспечивает защиту пользователя от спотыкания - в переносной фазе цикла шага осуществляется поднятие носка стопы, аналогично тому, как это происходит у естественной стопы.
КИМ-10 прост и комфортен в эксплуатации. Пользователю больше не нужно беспокоиться при смене обуви - модуль осуществит автоматическую подстройку под высоту каблука. Все это позволяет человеку перенесшему ампутацию нижней конечности наиболее полно вернуться к привычной для него жизни.

БИОНИЧЕСКИЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ ЛОКТЯ КИМ-30

Бионический роботизированный модуль локтя КИМ-30 предназначен для протезирования пациентов с ампутацией на уровне плеча. КИМ-30 наиболее полно восстанавливает функции утраченного локтевого сустава. Пользователь осуществляет управление сгибанием и разгибанием КИМ-30, напрягая и расслабляя сохранившиеся мышцы плеча, причем имеет возможность не только осуществить сгибание на определенный угол, но и контролировать скорость перемещения. В движении локтевой модуль практически бесшумен, может «поднимать» груз и обеспечивать бесступенчатую фиксацию с возможностью удержания груза. КИМ-30 обеспечивает защиту пользователя от опасных нагрузок - в случае превышения допустимой нагрузки КИМ-30 осуществляет плавное разгибание/сгибание. Кроме этого КИМ-30 предоставляет пользователю возможность поворота предплечья относительно плеча в ручном режиме. Размеры модуля позволяют его скрыть под косметической оболочкой. Все это обеспечивает пользователю естественность и простоту при эксплуатации модуля локтя КИМ-30.

РЕГУЛИРОВОЧНО-СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Регулировочно-соединительные изделия предназначены для сборки протезов нижних конечностей и подстройки протеза под анатомические особенности пациента. Применяются для протезирования конечностей у пациентов весом до 125 кг и любой группы активности.

Предполагается подключать такие протезы напрямую к нервной системе пациента, что полностью возвратит все функциональные возможности и "ощущение руки". Протез будет подключаться непосредственно к разорванным нервам и позволит владельцу иметь все тонкие тактильные ощущения, реагировать на нервные сигналы мозга, двигаться с беспрецедентной ловкостью и выносливостью.

За последнее десятилетие Пентагон добился значительного прогресса в протезировании конечностей. И большинство из успехов родились в программах, финансируемых DARPA в рамках инициативы, названной Надежный периферийный интерфейс (RPI). Специалисты агентства надеются, что новый проект поможет людям, которые стали инвалидами, полностью восстановить подвижность и качество жизни.

В настоящее время DARPA финансирует ряд аналогичных проектов, например, роботизированную руку DEKA Arm, которая соединена с нервной системой человека и позволяет выполнять тонкие операции. В университете Джона Хопкинса под руководством DARPA также проводятся испытания нового протеза, который получает сигналы от имплантированных в нервную ткань датчиков.

Однако прототипы RPI имеют ряд серьезных недостатков, которые присутствуют даже в самых сложных и дорогих протезах. Существующие нейроинтерфейсы недостаточно чувствительны и не могут обеспечить передачу большого количества сигналов – современные прототипы транслируют на бионические протезы около 500 управляющих сигналов. Также пока не удалось создать протез с достаточным количеством степеней свободы. Но, пожалуй, самый серьезный недостаток – малый срок службы, вес и необходимость хирургического вмешательства. Это ограничивает использование бионики, особенно для протезирования ампутированных конечностей военнослужащих в возрасте около 20 лет. В самых современных протезах срок службы нейроинтерфейсов до инвазивной замены не превышает двух лет.

Перспективный проект DARPA предполагает создание протеза, который будет иметь обратную связь с поврежденными ампутацией периферическими нервами. Он полностью заменит потерянную конечность, и мозг сможет "общаться" с механической рукой тем же способом и с той же эффективностью, как и с живой. Невероятно чувствительная бионическая платформа сможет обнаруживать достаточно сильные моторные сигналы управления и отличать их от сенсорных и других сигналов даже в областях с высокой плотностью нервной ткани. Протез будет выполнять команды мозга и посылать в мозг ответные сигналы о выполнении команды.

В результате пациент получит протез, который будет действовать как "родная" рука или даже более совершенный "инструмент". Протез сможет точно интерпретировать сигналы о температуре, давлении, напряжении "мышц" конечности, выверять точные движения и прилагаемую силу. В буквальном смысле человек "почувствует" механическую руку, как будто бы она стала живой.

DARPA также хочет решить проблему надежности и долговечности. Новый протез должен иметь количество отказов на уровне менее 0,1% и срок службы около 70 лет. В настоящее время оборонное агентство создало научно-исследовательский центр, который занимается изучением перспективы использования в новых протезах волоконно-оптических интерфейсов, которые могут вмещать тысячи датчиков в одной тонкой нити.