Федеральная целевая программа

14.578.21.0094
<Номер постера>
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Информационно-телекоммуникационные системы
Тема: Разработка комплекса научно-технических решений для нейроинтеграции
экзоскелетонных роботизированных устройств
Соглашение №14.578.21.0094
на период 2014 – 2016 гг.
Руководитель проекта: Проректор по научной работе и
инновациям, д.ф.-м.н. Казанцев Виктор Борисович
Получатель субсидии: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Цели и задачи проекта
Проект направлен на исследование механизмов и принципов, участвующих в реализации моторных функций у человека и поиск методов реализации
схемы нейроинтеграции роботизированных экзоскелетонных комплексов (СНИ-ЭРК) с пациентами при частичном или полном нарушении опорнодвигательного аппарата.
Ожидаемые результаты проекта
Методика размещения биосенсоров (миографических датчиков) с учётом анатомических особенностей человека.
Алгоритмы работы блоков обработки информационного сигнала с биосенсоров – усиление «сырого» сигнала, его предварительная обработка и
детектирование полезного сигнала на фоне шума).
Алгоритмы детектирования паттернов биоэлектрической активности, соответствующих моторным движениям.
Алгоритмы классификации моторных паттернов – определение фазы шагательного движения или класса воспроизводимого паттерна.
Макет системы нейроинтеграции экзоскелетонных роботизированных комплексов и пациентов с двигательными нарушениями.
Предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера.
Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка аппаратно-программного комплекса для нейроинтеграции экзоскелетонных
роботизированных устройств».
Перспективы практического использования
Промышленные
антропоморфные
роботы на вредных
или сверхчистых
производствах
Реабилитация
пациентов с
нарушениями
двигательных
функций:
• вертикализация;
• социальный робот ;
• устройство
телеприсутствия
Робототехнические
платформы
специального
назначения
и для ликвидации
последствий
чрезвычайных
ситуаций
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
Разработан блок регистрации
электромиографических сигналов мышц
Разработаны методика размещения биосенсоров и алгоритмы
регистрации сигнала
Протокол позиционирования датчиков
и регистрации активности мышц
«сырой» сигнал
Разработана математическая модель, описывающая
процессы формирования и эволюции паттернов
биоэлектрической активности
Паттерны активности синаптически
связанных бистабильных нейронов
Алгоритм детектирования
существенной части ЭМГ
Схема обработки ЭМГ сигнала
Разработаны алгоритмы детектирования и классификации паттернов биоэлектрической активности, соответствующих моторным движениям
0.8
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0
Точность классификации в зависимости от порога
детектирования паттерна
Детектирование интервалов,
соответствующих фазам шага
0
0
20
40
60
80
100
Цикл шага, %
0
20
40
60
80
100
Цикл шага, %
100.0%
4.0%
90.0%
3.5%
80.0%
3.0%
70.0%
60.0%
2.5%
50.0%
2.0%
40.0%
1.5%
30.0%
20.0%
верная классификация
10.0%
ошибки
1.0%
0.5%
0.0%
0.0%
0
Достигнута точность 83 ± 2.5 %
ошибки
1
0.9
Разработана нейронная сеть для детектирования
фазы (класса) моторного движения
верная классификация
1
0.9
нормированная MAV
нормированная MAV
Исследованы профили активности мышц при совершении шага
0.2
0.4
0.6
0.8
Порог классификации
1
Партнеры проекта
Индустриальный партнер проекта
Соисполнитель проекта
• Разработка и производство компонентов медицинской
техники, оптоэлектронных и лазерных систем,
промышленного измерительного оборудования
ООО «Интеллектуальные
системы НН» (R’AIN GROUP)
14.578.21.0094
• Выполняет работы по Плану-графику за собственные
средства.
• Внебюджетное софинансирование: 6,14 млн.руб.
(из них 2,045 – в 2015 году)
Исследования,
проводимые
сотрудниками
организации-
соисполнителя, требуют наличия экспертизы в области
ФГБУ «Приволжский
федеральный
медицинский
исследовательский
центр» Минздрава России
функциональной
диагностики
и
реабилитационной
медицины (биомеханика походки, методики регистрации
электромиографического профиля мышц)
<Номер постера>