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>