“Межа” відвідала підприємство Esper Bionics у Києві – організацію, що створює та серійно виготовляє біонічні протези верхніх кінцівок. Esper стартувала як молода компанія, а вже через кілька років її розробка з’явилася на обкладинці журналу Time. На сьогодні компанія є одним із найпомітніших українських виробників біонічних протезів, попит на які суттєво зріс через повномасштабне вторгнення.
Під час візиту ми мали змогу поспілкуватися з колективом Esper Bionics, ознайомитися з ключовими етапами виготовлення біонічної кисті та протестувати демонстраційний зразок протеза. Виявилося, що за зовні невеликим пристроєм ховається складна система виробництва: від формування, механічної обробки й друку компонентів до програмного забезпечення, випробувань та індивідуального підлаштування під майбутнього власника.
Організація виробничого процесу
Виробництво такого високотехнологічного продукту вимагає значної кількості фахівців, спеціалізованого обладнання та чіткого розподілу робочих процесів. Київський офіс Esper Bionics розташований у просторій будівлі на три поверхи, де кожен рівень відповідає за певну ділянку розробки та виготовлення протезів.
На першому поверсі зосереджено основне промислове устаткування: верстати, 3D-принтери та спеціалізовані пристрої для різання, заливки, фарбування та перевірки компонентів на міцність. Саме тут створюються елементи майбутньої біонічної руки – від дрібних частин, надрукованих на 3D-принтері, до більш складних металевих деталей, виготовлених згідно з технічними кресленнями. Офіційно цей підрозділ називається цехом лиття та механічної обробки, хоча самі співробітники часто називають його простіше – “цехом верстатів”.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Один з верстатів застосовується для високоточного різання компонентів. Поруч спеціалісти працюють з технічною документацією та контролюють відповідність виготовлених деталей встановленим нормам. На 3D-принтерах тим часом створюються дрібні елементи конструкції. Це лише частина обладнання, яке вдалося побачити під час екскурсії: значна частина робочих процесів залишається прихованою, але вже на цьому етапі стає очевидно, наскільки технологічно складним є виготовлення протеза.
Найбільше вражає масивний верстат, що займає кілька метрів у ширину та має висоту приблизно вдвічі вищу за людський зріст. Через його габарити складно охопити його повністю одним кадром. За принципом роботи установка схожа на токарний верстат, проте має суттєву відмінність: деталь залишається нерухомою, тоді як робочий механізм переміщується навколо неї відповідно до завантаженого креслення.
“На ньому можна виготовляти майже все”, – пояснюють співробітники Esper Bionics. Такі установки дозволяють обробляти компоненти з високою точністю, що є надзвичайно важливим для механізмів пальців та суглобів, де навіть незначне відхилення може вплинути на функціонування всієї кисті.
Другий поверх відведено під відділи монтажу, R&D (дослідження та розробки), QC (контроль якості), склад. Саме тут окремі деталі поступово перетворюються на повністю функціональну біонічну кисть. Фахівці монтують механізми, встановлюють електронні компоненти, тестують рухи пальців та перевіряють, чи протез коректно реагує на задані команди.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Частина компонентів під час випробувань навмисно піддаються руйнуванню. Це не виробничий дефект, а необхідний етап тестування: руйнування деталей дозволяє визначити межі їхньої міцності, зрозуміти поведінку матеріалів під навантаженням та виявити потенційні вразливі місця конструкції. На цьому ж поверсі функціонує лазерна установка, яка використовується для обробки запчастин та нанесення необхідних гравіювань.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Третій поверх найбільше нагадує стандартний офіс. Тут немає важкого промислового обладнання; натомість працюють команди Supply Chain (ланцюг постачань), Esper for Ukraine, HR (відділ кадрів), Marketing (маркетинг), Mechanical Design (механічне проєктування), Software Engineering (розробка програмного забезпечення), Hardware Engineering (розробка апаратного забезпечення), QA (забезпечення якості) та Service (сервіс). Саме тут зосереджена значна частина інженерної, програмної та організаційної роботи, без якої масове виробництво протезів було б неможливим.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Незважаючи на складність продукту та серйозність виробничих етапів, офіс Esper Bionics все ще зберігає атмосферу стартапу. У приміщеннях можна побачити іграшки, плакати та навіть верстат, декорований шпалерами з персонажами Hello Kitty.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Складові елементи біонічної кисті
Esper Hand – це складний електромеханічний виріб з металевим каркасом, рухомими з’єднаннями, електричними двигунами, датчиками та акумуляторною батареєю. Основою конструкції є алюмінієвий каркас, що забезпечує необхідну міцність при відносно невеликій вазі. Водночас активно використовується поліуретанова суміш – зокрема, з неї виготовляють захисні накладки на пальці: ці компоненти Esper Bionics виготовляє самостійно на київському виробництві.
Більшість матеріалів та деталей компанія отримує від українських постачальників. За межами країни закуповують лише ті високотехнологічні компоненти, які не виробляються в Україні з необхідними характеристиками. Зокрема, двигуни постачаються зі Швейцарії, а електронні плати та мікросхеми – від різних закордонних виробників. Отже, імпортною є переважно вузькоспеціалізована електроніка та електромеханіка, тоді як значна частина інших елементів виробляється або обробляється в Україні.
За оцінками команди Esper Bionics, підприємство випускає щонайменше 500 протезів щорічно. Для продукту, що потребує складного монтажу, перевірки та подальшого індивідуального налаштування, це вже масштаб серійного виробництва, хоча саме виробничий процес значною мірою залишається залежним від ручної праці фахівців.
Esper Hand 1 та Esper Hand 2
Наразі компанія серійно випускає два варіанти біонічної кисті – Esper Hand 1 та Esper Hand 2. Основна відмінність між ними полягає у захисті від вологи. Esper Hand 2 оснащена силіконовими накладками, що знижують ризик потрапляння крапель всередину корпусу. Під час використання Esper Hand 1 виробник радить уникати контакту з водою або додатково захищати кисть спеціальною рукавичкою.
Зовні обидва варіанти майже ідентичні. Вони доступні у двох розмірах – малому та великому. Залежно від комплектації протез також може бути оснащений рухомим вузлом зап’ястя або ротатором, що дозволяє обертати кисть. Вартість такого протеза стартує приблизно від $22 тисяч.
Esper Hand – це не просто механічна кисть, а складний електронний пристрій, що нагадує сучасний гаджет. Протез має вбудований акумулятор, систему заряджання та Bluetooth-модуль для підключення до смартфона. Накладки на пальцях дозволяють взаємодіяти з сенсорними екранами телефонів або планшетів.
За допомогою протеза можна брати та переносити предмети, користуватися телефоном, виконувати повсякденні дії та, за певних умов, займатися спортом. За словами представників Esper Bionics, деякі користувачі настільки добре опановують кисть, що можуть писати або навіть малювати нею.
Можливості під час занять спортом значною мірою залежать не лише від самої кисті, але й від якості та конструкції кульопріймувача. Заявлене навантаження при перенесенні об’єктів становить до 30 кг для Esper Hand 1 і до 35 кг для Esper Hand 2. Водночас кульопріймувач може мати власні обмеження, про які користувача має поінформувати протезист.
Деякі власники Esper Hand використовують протез під час підтягувань, бігу або керування мотоциклом. Однак плавання виробник рекомендує уникати. Навіть якщо Esper Hand 2 має захист від крапель, вода може пошкодити кульопріймувач або інші частини протезної системи.
Керування біонічною рукою
Найцікавішою частиною екскурсії стала можливість протестувати демонстраційний зразок Esper Hand 1. Поширене уявлення про те, що біонічний протез потребує імплантації безпосередньо в руку або підключення до нервової системи, у цьому випадку не відповідає дійсності. Esper Hand використовує неінвазивну систему керування, яка зчитує м’язову активність.
Для кожного пацієнта протезист створює та налаштовує індивідуальний кульопріймувач. Усередині нього встановлюються міоелектричні сенсори Esper MyoUnit. Вони зчитують електричну активність м’язів залишкової частини кінцівки, після чого отримані сигнали через дроти передаються до протеза. Електроніка кисті розпізнає їх і перетворює на команди для руху пальців.
Для функціонування системи не потрібне хірургічне встановлення електродів чи інших елементів у тіло. Під час демонстрації сенсори були закріплені безпосередньо на руці під шкірою – без використання кульопріймувача. Вже за кілька хвилин можна було спробувати стискати та розтискати пальці протеза, напружуючи різні групи м’язів.
Початкове налаштування здійснюється протезистом за допомогою мобільного додатка Esper+, який підключається до кисті через Bluetooth. Під час нашого тестування з’єднання встановилося майже миттєво – приблизно за одну-дві секунди. Сам додаток доступний для вільного завантаження: навіть без протеза в ньому можна переглянути віртуальну модель кисті та ознайомитися з доступними типами рухів.
Щоб переглянути галерею, увімкніть JavaScript у своєму браузері.
Після налаштування користувач керує протезом за допомогою м’язових скорочень. Наприклад, один сигнал може відповідати згинанню пальців або стисканню кисті в кулак, а інший – їх розгинанню. Команди та чутливість можна додатково коригувати в додатку відповідно до індивідуальних потреб людини. Це дозволяє поступово адаптувати керування без необхідності постійного звернення до протезиста.
У Esper Bionics також використовуються алгоритми машинного навчання, щоб система точніше розпізнавала м’язові сигнали та краще адаптувалася до поведінки користувача. Засновники компанії раніше зазначали в інтерв’ю Forbes, що програмні рішення та алгоритми Esper можуть мати не меншу цінність, ніж сама біонічна кисть, оскільки потенційно їх можуть використовувати інші виробники протезів та електронних пристроїв.
Напрямки роботи Esper Bionics
Серед ключових майбутніх проєктів компанії – розробка мультисенсорної системи керування протезом MARS. Вона матиме значно більше датчиків, ніж сучасні рішення, і зможе враховувати різноманітні дані тіла користувача, крім м’язової активності. У компанії розраховують, що це підвищить точність розпізнавання рухів та зробить керування протезом більш природним.
Ще один напрямок – запуск програми стажування в Esper Ukraine. Особи, які прагнуть навчатися та працювати у сфері виробництва протезів, зможуть отримати практичний досвід у київському офісі компанії. Компанія також планує долучитися до підготовки українських фізичних терапевтів. Вони не замінюватимуть протезистів, але зможуть виконувати частину завдань, пов’язаних із підготовкою пацієнтів до протезування та подальшою реабілітацією.
Хоча в Україні вже діє програма підготовки протезистів-ортезистів, кількість таких фахівців залишається недостатньою. Через повномасштабне вторгнення потреба у протезуванні зростає значно швидше, ніж система встигає підготувати нових спеціалістів. Залучення фізичних терапевтів може частково знизити це навантаження: вони здатні готувати пацієнтів до протезування ще до початку роботи з протезистом, а також супроводжувати їх на окремих етапах адаптації та реабілітації.
Джерело новини: mezha.ua