Протез Omnia: победа на Cybathlon и взгляд в будущее

Итальянская команда представила результаты работы над бионической ногой Omnia, которая одержала победу на соревнованиях Cybathlon 2024 в дисциплине "Протез ноги". Исследование, посвященное этому прорывному устройству, опубликовано в журнале Science Robotics. Протез Omnia был разработан в Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) совместной лабораторией Rehab Technologies IIT-INAIL под руководством Маттео Лаффранки.

В фокусе статьи – опыт Андреа Модика, пилота протеза и человека с ампутацией бедра. Ему удалось успешно пройти девять из десяти испытаний за 2 минуты 57 секунд. Omnia – это прототип протеза нижних конечностей, предназначенный для людей с ампутацией бедра. Система включает моторизованные коленный (Unico) и голеностопный (Armonico) суставы. Omnia стал единственным устройством, достигшим финала соревнования "Протез ноги", не используя коммерческие компоненты.

Андреа Модика, потерявший ногу в результате аварии на мотоцикле в 2021 году, продемонстрировал невероятную стойкость. Он не только вернулся к занятиям спортом и достиг уровня паралимпийского лыжника, но и активно участвовал в развитии протезной технологии. Сейчас он работает инженером поддержки в лаборатории Rehab Technologies—INAIL-IIT.

Модика был не только пилотом системы Omnia, но и вносил значительный вклад в ее разработку и совершенствование. Его отзывы, основанные на сравнении Omnia с его повседневным протезом, помогли команде исследователей внести ключевые улучшения как в программное, так и в аппаратное обеспечение устройства. От регулировки жесткости до точной настройки тяги – каждый компонент был адаптирован к разнообразным задачам соревнований Cybathlon, требующим преодоления препятствий.

В течение месяцев тренировок Модика оттачивал точность, эффективность и безопасность выполнения каждого задания. Он описал участие в соревнованиях как глубоко значимый опыт, отметив не только личное достижение, но и тесное сообщество, которое сформировалось среди участников. Участие Андреа в совершенствовании Omnia отражает клиентоориентированный подход IIT, где обратная связь от реальных пользователей стимулирует инновации.

Ключевая особенность системы Omnia – это взаимодействие между двумя компонентами протеза, Unico и Armonico. Они обмениваются данными от встроенных сенсоров и корректируют параметры для оптимальной работы в различных условиях. Коленный сустав Unico сочетает гидравлическую и электрическую технологии. Гидравлическая система обеспечивает плавное и бесшумное движение при ходьбе по ровной поверхности или спуске, отличаясь энергоэффективностью.

Электрическая технология, основанная на запатентованной системе, активно помогает при подъеме по лестнице, преодолении крутых склонов или вставании из положения сидя. В полной конфигурации ноги Omnia переход между гидравлическим и электрическим режимами происходит автоматически благодаря слаженной работе компонентов и продвинутым алгоритмам.

Протез Unico оснащен аккумулятором, обеспечивающим полный день работы при максимальной нагрузке. Он подходит как для правой, так и для левой ноги и выдерживает нагрузку до 125 кг. Устройство настраивается индивидуально под рост пользователя и может быть адаптировано на программном уровне для соответствия различным моделям активности – от сидячего образа жизни до высокой физической нагрузки.

Голеностопный сустав Armonico включает эластичную стопу и инновационный винтовой механизм. Он помогает пользователю при первых шагах, снижая ударную нагрузку на пятку для большего комфорта и предотвращая спотыкание за счет приподнимания носка при каждом шаге. В отличие от пассивных протезов стопы, Armonico активно увеличивает угол сгибания голеностопа, обеспечивая повышенную стабильность на наклонных поверхностях и более естественную походку. Он доступен для правой и левой ноги, а время автономной работы составляет 24 часа.