УДК

612.76+004.5

DOI

10.17238/issn2542-1298.2019.7.1.56

Сведения об авторах

Я.А. Туровский*/**, К.И. Фисенко*, А.В. Мамаев*
*Воронежский государственный университет (г. Воронеж)
**Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (Москва)

Аннотация

Создание лабораторной установки миоэлектрического протеза для проведения эксперимента было обусловлено необходимостью решения ряда задач, связанных с локализацией поступающих по каналу обратной связи «протез–пользователь» сигналов. В качестве основы для создания тактильного стимулятора был выбран виброэлектродвигатель. Программно-аппаратный комплекс системы позволяет локализовать источник сигнала, определить одновременную работу нескольких датчиков. В исследовании приняли участие 30 человек (22 мужчины и 8 женщин) в возрасте от 18 до 28 лет. На руку испытуемого надевалось устройство тактильной обратной связи, представляющее собой манжету с источниками вибрационного раздражения. Затем проводилось обучение испытуемого, по окончании которого участник эксперимента выполнял испытания. Каждое представляло собой опыт, в течение которого испытуемый самостоятельно локализовал область с активными тактильными датчиками. По результатам опыта была проведена оценка выполнения задач по работе с вышеуказанной системой относительно этапа эксперимента. Определена зависимость между верной локализацией пользователем активных датчиков и расположением блока вибрационных раздражителей на его предплечье. Наилучшие результаты обеспечиваются дистально расположенными вибростимуляторами. Построена модель субъективного расположения вибростимуляторов, демонстрирующая их группировку в пространстве субъективных расстояний пользователя. Полученные результаты об особенностях расположения вибростимуляторов системы тактильной обратной связи на поверхности предплечья и в субъективном пространстве пользователя могут быть использованы в конструировании систем обратной связи при протезировании верхних конечностей, разработке экзоскелетов и иных систем реабилитации пациентов. Положительный опыт применения полученных результатов в первую очередь будет связан с оптимизацией расположения как тактильных датчиков на поверхности миоэлектрического протеза, так и вибростимуляторов на поверхности предплечья пользователя.

Ключевые слова

миоэлектрический протез, тактильная обратная связь, интерфейс человек–компьютер

Список литературы

1. Гурфинкель В.С., Малкин В.Б., Цетлин М.Л., Шнейдер А.Ю. Биоэлектрическое управление. М.: Наука, 1972. 243 c.
2. Славуцкий Я.Л. Физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами. М.: Медицина, 1982. 288 c.
3. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Системы отсчета и интерпретация проприоцептивных сигналов // Физиология человека. 1998. Т. 24, № 1. С. 53–63.
4. Боталов В.С. Анализ современного состояния российского рынка протезов нижних конечностей // ВУЗ и реальный бизнес: материалы X Всерос. науч.-практ. конф. студентов (Пермь, 10 апреля 2017 г.). Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. С. 9–16.
5. Пысь И.С., Персиянова А.В., Митяев А.М. Бионический протез руки // Наука и инновации в XXI веке: актуальные вопросы, открытия и достижения: сб. ст. VII Междунар. науч-практ. конф. (Пенза, 12 декабря 2017 г.): в 3 ч. Ч. 1. Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение», 2017. С. 206–208.
6. Freire F.R., Tobar L.M., Chadrina O. Prótesis Robótica Controlada Mediante Señales Mioeléctricas // Изв. Юго-Зап. гос. ун-та. 2013. № 6-2. С. 84–88.
7. Bark K., Hyman E., Tan F., Cha E., Jax S.A., Buxbaum L.J., Kuchenbecker K.J. Effects of Vibrotactile Feedback on Human Learning of Arm Motions // IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 2015. Vol. 23, № 1. Р. 51–63.
8. Алайцев И.К., Афонина О.И., Данилова Т.В., Ермаков И.Ю., Кучмин В.Н., Мантуров А.О., Мареев Г.О., Мареев О.В. Устройство ввода с тактильной обратной связью с дополнительными степенями свободы // Науч.-техн. вестн. Поволжья. 2016. № 6. С. 102–104.
9. Диане С.А.К. Повышение эффективности захвата и классификации предметов с использованием тактильной обратной связи // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта: тр. XVII Междунар. науч.-практ. конф / под ред. А.В. Толока, Ин-т проблем управления им. В.А. Трапезникова. М., 2017. С. 102–106.
10. Туровский Я.А., Глущенко А.С., Рыбалкин Е.А., Пикалов В.В. Оценка освоения «проприоцептивно»-тактильного канала обратной связи протезов верхних конечностей // Сенсор. системы. 2017. Т. 31, № 4. С. 322–330.