Разрабатываемое USB-HID периферийное устройство, управляемое мышечным сигналом, может быть использовано в качестве альтернативного способа управления компьютером для людей с ограниченными возможностями, имеющих ампутацию верхних конечностей. Благодаря возможности управления компьютером при помощи мышечных сигналов, такое устройство может помочь людям с ограниченными возможностями работать с компьютером эффективно и удобно.

Разрабатываемое устройство позволит людям с ограниченными возможностями работать за автоматизированными рабочими местами, управлять курсором на экране или выполнять различные действия на компьютере, используя только свои мышцы и регистрируя их микросокращения.

Устройство позволит вернуться к полноценной работе, и найти более высокооплачиваемые места людям, утратившим конечности, за счет полнофункциональной работы с автоматизированными рабочими местами, составляющих большинство среди всех рабочих мест.

Соответственно, целью проекта является разработка программно-аппаратного комплекса, который крепиться на руку пользователя и за счет EMG датчиков и считывает сигналы мышц руки, переводит их в сигнал периферийных устройств стандарта USB-HID (клавиатура, мышь) и передает вычислительному устройству.

На рынке представлены решения, которые можно рассматривать в качестве аналогов разрабатываемого решения: приставка-айтрекер Deye, Quadstick Singleton, НейроЧат, Emotiv EPOC, MouthPad.

По сравнению с аналогами разрабатываемое решение должно обладать следующими преимуществами:

• точное управление курсором мыши,
• портативность,
• высокая скорость работы,
• сигнал от нескольких перефирийных манипуляторов,
• отсутствует потребность в дополнительных источниках питания.

Разрабатываемое периферийное USB-HID устройство, управляемое мышечным сигналом, обладает высокой точностью в режиме эмуляции курсора мыши (точность 1800 dpi), и низкой задержкой в режиме эмуляции нажатий клавиш на клавиатуре (время отклика 1 мс).

Целевая аудитория решения: Пользователи, утратившие конечности кисти или части рук.

Ежегодно в мире осуществляется более, чем 1 миллион ампутаций конечностей.

Отечественные и зарубежные компании предлагают различные решения на рынке ассистивных технологий: бионические протезы, нейроинтерфейсы и другие контроллеры.

В России доступны протезы различных видов, начиная от самых простых стоимостью 10 тыс. руб. до бионических, цена которых может достигать нескольких миллионов рублей. Стоимость зависит от уровня и особенности травмы, кастомизации дизайна: активные тяговые протезы (предплечья, кисти, пальцы) стоят 250–400 тыс. руб. Бионические протезы: однохваты (предплечья) — от 700 тыс. руб., многохваты (предплечья, кисти, пальцы) — от 2,3 млн до 4 млн руб., бионика с локтевым модулем (однохват или многохват предплечья и локоть) — от 2,2 млн до 3,7 млн руб.

По данным экспертов рынка, итоговая стоимость протеза зависит от уровня и особенностей травмы, веса, возраста, роста, общего физического состояния, реабилитационного потенциала, социального статуса, сложности дизайна и других факторов.

По данным российской компании Instep, занимающейся протезированием конечностей, работа с компьютером при наличии протеза рук ограничивается. Например, не каждая мышка подойдёт для протеза руки - придётся попробовать разные модели. Сенсорный экран и тачпад становятся проблемой после протезирования, поскольку технология работает за счёт разности напряжения на поверхности. Кожа человека обладает электрическим зарядом и создаёт напряжение, а протез — нет.

С целью увеличения продуктивности работы за компьютером, создания полноценного рабочего места для ЛСИ (Лица С Ивалидностью) разрабатывается предлагаемое решение. В свою очередь, мышечно-компьютерный интерфейс (muCI), один из широко распространенных интерфейсов между человеком и компьютером, получил широкое распространение для идентификации жестов рук с помощью электрической активности мышц.

По данным MarketsandMarkets, объем мирового рынка человеко-машинных интерфейсов оценивается в 5,2 миллиарда долларов в 2023 году и, по прогнозам, достигнет 7,7 миллиарда долларов к 2028 году при совокупном годовом темпе роста (CAGR) в 8,2% в течение прогнозируемого периода. Индустрия HMI переживает рост благодаря растущей автоматизации производства, обусловленной индустрией 4.0 и потребностью в эффективном контроле и мониторинге сложных процессов.

Более того, по данным Market.US, объем мирового рынка вспомогательных технологий составит около 36,6 млрд долларов США к 2033 году по сравнению с 22,9 млрд долларов США в 2023 году, увеличившись в среднем на 4,8% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2033 год.

Среди главных факторов роста рынка интерфейсов «мозг-компьютер» называют:

- прогресс в исследованиях расстройств и травм мозга, нарушений когнитивных функций;

- совершенствование сферы здравоохранения и протезирования;

- растущий спрос на биосовместимые материалы;

- развитие смежных технологий — скоростного интернета, интернета вещей, искусственного интеллекта, нейросетей и робототехники.

На сегодняшний день на рынке преобладают неинвазивные устройства. Большинство из них представляют собой мобильные ЭЭГ-гарнитуры или шлемы с разным числом электродов набором функций.

Рассматриваемые решения в основном являются альтернативой только компьютерной мыши. Более того, представленные выше устройства в большинстве предлагают управление курсором мыши нестандартным для пользователя компьютера способом: ртом, головой. Такой способ, вероятно, может быть использован для работы за компьютером на бытовом уровне, но не в рамках рабочих процессов. Поскольку рабочие процессы могут предполагать параллельное взаимодействие с коллегами, бизнес-партнерами или клиентами, управление ртом или головой может затруднить процесс общения.
Наиболее близким аналогом разрабатываемого решения по функционалу является виртуальный контроллер Tap Strap 2. Но он не удовлетворяет потребности ЛСИ, у которых нет верхних конечностей, поскольку крепится на пальцы.
Разрабатываемое наше решение позволит эмулировать мышь и клавиатуру (а в дальнейшем – геймпад) привычным для человека способом – управление рукой.
Устройство обладает следующими преимуществами:
- точное управление курсором мыши,
- портативность,
- высокая скорость работы,
- сигнал от нескольких периферийных манипуляторов (клавиатура, мышь, геймпад),
- отсутствует необходимость в покупке дополнительного источника питания.

На страницу проекта