Даже самые лучшие сервоприводы бионических протезов пальцев будут бесполезны, если на них не передается или передается неадекватно команда к действию. Общий принцип работы всех бионических протезов заключается в следующем. В культеприемнике расположены специальные высокочувствительные датчики, которые способны улавливать малейшие колебания электрического поля. А ведь именно электрические импульсы, проходя по нервным волокнам, иннервируют мышцы или их отдельные участки, передавая, таким образом, команду на сокращение.
Отдается эта команда головным мозгом, но сигналы исходят от спинного. Каждое отдельное волокно, исходя из нервного центра, иннервирует отдельный участок. При ампутации в любом месте нервные волокна доходят до культи, но не исчезают совсем. Причем упорными тренировками мышц культи можно улучшить состояние нервных окончаний, чтобы сигналы были более четкими. Иногда нервные окончания соединяют с другими, здоровыми, мышцами. В таком случае человек, чтобы пошевелить бионическими пальцами, может передавать команду на напряжение, например, грудной мышце. Все зависит от конкретного случая ампутации.
Сигналы, считываемые датчиками культеприемника, отправляются на «командный центр» всего протеза – на специальный микропроцессор, обрабатывающий и интерпретирующий их в команды для сервоприводов. Настройка и программирование управляющей и контрольной электроники протеза – процесс сугубо индивидуальный, он учитывает состояние культи, общее состояние человека и множество других факторов.
Итак, микропроцессор принял сигнал и отдал команду сервоприводам. Пальцы приходят в движение именно таким образом, как если бы это была здоровая рука – так происходит в идеале, после множества тренировок. Индивидуальные приводы позволяют брать предметы и манипулировать с ними максимально комфортно. Инженеры распределяют вес всех элементов протеза так, чтобы добиться приближенного к естественному распределения веса.
Микропроцессор бионического протеза контролирует движения пальцев так, чтобы не только создавать усилия, но и воспринимать давление и распределять его пропорционально. Таким образом человек может взять яйцо, не раздавив его в пальцах – а с другой стороны, сминать пустые алюминиевые банки при желании. Прочная конструкция протеза позволяет поднимать значительный вес и даже отжиматься. Поверхность каждого пальца в миоэлектрическом протезе покрывается специальным мягким полимером, который имитирует поверхность человеческой кожи. Это позволяет удобно захватывать различные предметы, увеличивая площадь контакта.
Альтернативный принцип управления бионическими пальцами – это установка на протез камеры, которая распознает предметы, предварительно внесенные в память изделия, и соответствующим образом формирует пальцевой захват.
Пока что такие протезы не получили широкого распространения, но наверняка займут свою нишу. Основной принцип – в способности протеза к обучению и в использовании возможностей нейросетей и машинного обучения, благодаря чему протез постоянно «перенимает опыт» аналогичных изделий в их взаимодействии с различными предметами и совершенствуется.
