Золотые руки создают механические

В минувшую субботу самые светлые умы страны отмечали День российской науки. А в преддверии праздника в Хабаровске подвели итоги XXII краевого конкурса молодых ученых и аспирантов. Победителем в секции «Технические и химические науки» стал преподаватель ТОГУ Петр Пестриков.

Аспирант, призер всероссийских и международных конкурсов, победитель программ поддержки инноваций и молодой отец Петр Петрович несколько лет работает над проектом «Системы измерения и обработки сигналов для бионических протезов». Сегодня он уже получил поддержку Хабаровского филиала ФГУП «Московское протезно-ортопедическое предприятие», а к осени планирует начать лабораторные тесты.

Командная работа

Наукой Петр занялся не сразу после получения высшего образования. Сначала вместе с женой Татьяной шесть лет работал по специальности — инженером-автоматчиком. Был и проектировщиком автоматизированных систем, и монтажником на заводе, и заместителем директора по лесопильной части, и индивидуальным предпринимателем.  

— А в 2014-м у меня и супруги возникло осознанное желание пойти в аспирантуру. Перед поступлением мы оба подбирали тему для исследования, это было очень нелегко, — начинает свой рассказ Петр.

После долгих поисков он наткнулся на новостной сюжет о напечатанных на 3D-принтере протезах рук. Заинтересовавшись этой темой, будущий аспирант принялся изучать подробности уже имеющихся исследований и выяснил, что после появления 3D-принтеров и современной электронной базы эта область снова приобрела актуальность.

— Кроме того, я понял, что в теме бионических протезов еще много нерешенных задач, в которых мои знания в области электроники, теории управления и измерительных систем могут быть полезными, — добавляет он. — Так и принял решение заняться именно этим.

В качестве аспирантского исследования ученый выбрал лишь малую часть от огромной темы — системы измерения и обработки сигналов электромиографии (ЭМГ). А Татьяна Пестрикова занялась изучением и разработкой математической модели движения самого протеза, так как с супругом они работают в команде, решая разные задачи с одной целью. В 2015 году глава семьи решил, что важно придумать и сделать такой протез, который смогут носить и дети.

Новый подход

Главная цель системы, разрабатываемой семьей Пестриковых, заключается в том, чтобы обладатель протеза смог управлять отдельно каждым пальцем.

— Эта модель не нова и давно успешно применяется в подобных изделиях. Однако основная идея в нашем исследовании сосредоточена на использовании расширенной математической модели генерируемого сигнала и ее связи с моделью работы мышцы, — объясняет Петр Петрович. — Большинство исследователей рассматривает сигнал ЭМГ как шум и использует только его интегральные параметры, например, мощность. Это сильно ограничивает распознавание движения даже одного пальца, не то что сразу нескольких. Мы же извлекаем из сигнала больше информации и благодаря этому отделяем движение одного пальца от другого при произвольном жесте.

Работа Петра не осталась без внимания научного сообщества, и вскоре он получил поддержку от руководства Хабаровского филиала Московского протезно-ортопедического предприятия. Там ему помогли сформулировать требования для конечного продукта.

— Вместе мы выявили самые важные функции, которые должен иметь протез, и договорились о совместном проведении тестов, — говорит Петр.

Кроме этого, проект удостоился поддержки Фонда содействия инновациям по программам «УМНИК» и «Старт-1» и нацелен на производство законченного изделия.

— Мы уже провели исследования нашего метода на здоровой руке, а в скором времени будем настраивать систему для ампутированной, — заключил Петр Пестриков. — Также, в этом году планируем подать заявку на программу «Старт-2».