Проекты

Создание модели экзоскелета руки

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биофизика»

Направление работы: Биомеханика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1861 «Загорье»
Предметы: Биология, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Мировым сообществом социальная защита людей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ) рассматривается как проблема первостепенной важности. Эти люди сталкиваются с барьерами, которые мешают им самостоятельно обслуживать себя, участвовать в жизни общества, получать высококачественное образование, находить достойную работу. Лица с двигательными нарушениями менее всего приспособлены к активной деятельности. Несмотря на то что изучением данной проблемы занимаются учёные и инженеры не одно десятилетие, только сейчас решение проблемы реабилитации инвалидов стало возможным технически. Создание экзоскелета даёт возможность инвалидам существенно расширить самостоятельность.

Цель

Создать модель экзоскелета для людей с ограниченной двигательной активностью верхних конечностей.

Задачи

  1. Изучить и проанализировать литературу по теме исследования.
  2. Ознакомиться со средой разработки LEGO Mindstorms Education EV3 и модулем EV3.
  3. Создать модель экзоскелета руки.
  4. Создать программное обеспечение для модели.
  5. Провести тестирование модели.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Набор LEGO Mindstorms

Описание

Сначала автор изучил устройство медицинских экзоскелетов для людей с ограниченной двигательной активностью верхних конечностей и принял решение о необходимости создания активного медицинского экзоскелета среднего веса, мобильного, доступного по цене.

В работе был использован конструктор LEGO Mindstormsнабор, состоящий из стандартных деталей LEGO (балки, оси, сервомоторы) и сенсоров, двигателей и программируемого блока. Модуль EV3 – это программируемый интеллектуальный контроллер, который управляет датчиками и моторами. Программирование на контроллере EV3 позволяет легко и быстро освоить этапы составления программ и тестов для робота благодаря простому интерфейсу и готовым программным блокам (компонентам).

Следующими этапами были разработка, сборка модели экзоскелета, создание программного обеспечения и загрузка в модуль EV3.

В завершение работы выполнили тестирование созданной модели экзоскелета верхней конечности.

Результаты

1. В процессе работы над проектом автором были рассмотрены и изучены особенности экзоскелетов верхних конечностей.

2. Изучена программная среда LEGO Mindstorms Education EV3.

3. Действующая модель экзоскелета руки была выполнена с использованием набора LEGO Mindstorms.

4. Было создано программное обеспечение для модели на основе компьютерной программы LEGO Mindstorms Education EV3, приводящее её в движение, дающее возможность осуществлять простые захваты и перемещать предметы; передавать (загружать) программы в LEGO Mindstorms Education EV3, корректировать их при необходимости и демонстрировать технические возможности модели.

5. Разработана действующая 3D-модель активного медицинского экзоскелета среднего веса, мобильного, низкого по стоимости.

Выводы

Для создания экзоскелета наиболее приемлема конструкция из лёгкого пластика с возможностью модернизации и доработки с использованием 3D-модели.

Перспективы использования результатов работы
После доработки опытного образца модель может быть использована в реабилитационных мероприятиях.

Награды/достижения

Открытый межрегиональный конкурс проектно-исследовательских работ «Ярмарка идей в МК № 1» по профилю «Медицина», секция «Технологии в медицине» – диплом II степени.

Мнение автора

«Участие в научно-практической конференции «Старт в медицину» – это, в первую очередь, трудная, серьёзная, волнительная, но, вместе с тем, очень интересная творческая работа, в ходе которой углубляются и расширяются знания, осваиваются новые методы исследования, приобретаются навыки написания научных работ. Хотелось бы, чтобы результаты экспертных оценок, комментарии, замечания к работе были открыты для всех участников. Это поможет проанализировать авторам свою работу, учесть ошибки и недостатки для успешного продолжения научно-исследовательской деятельности»