Экзоскелеты, робопальцы, манипуляция предметами силой мысли: как прошел Кибатлон 2024

Кибатлон — это соревнования, на которых спортсмены с ограниченными возможностями преодолевают различные испытания с помощью новых технологий. Турнир проводится каждые четыре года и включает в себя шесть дисциплин. Среди участников есть и россияне.

Кибатлон — это не просто международные соревнования людей с ограниченными возможностями. Это способ поддержать технологические проекты, которые способствуют интеграции инвалидов в общество. Вдохновителем Кибатлона стал профессор Роберт Райнер из Швейцарского федерального технологического института (ETH Zurich).

История возникновения

В отличие от Паралимпийских игр, Кибатлон — это соревнование, сосредоточенное на интеграции технологий и человеческих усилий. В Паралимпиаде используются только пассивные протезы без двигателей и датчиков, что делает ее более спортивной и ориентированной на физические возможности участников. Кибатлон же позволяет использование активных устройств, таких как экзоскелеты, роботизированные протезы и ассистивные роботы. Поэтому участников называют не спортсменами, а «пилотами», так как они управляют сложными техническими устройствами, которые помогают преодолевать физические барьеры.

Впервые Кибатлон прошел в 2016 году. Участники из разных стран представили свои инновационные устройства и технологии, продемонстрировав, как они могут помочь людям с ограниченными возможностями в повседневной жизни. Это мероприятие было уникальным: участники с ампутациями, параличом и другими нарушениями опорно-двигательной функции проходили испытания, моделирующие реальные ситуации — от подъема по лестнице до манипуляций с предметами.

На втором по счету турнире выступила и российская команда, которая добилась отличных результатов: завоевала серебряную и бронзовую медали в двух разных дисциплинах, а еще в трех вошла в пятерку лучших. В соревнованиях участвовали 54 команды из 21 страны.

Спустя восемь лет десятки команд из университетов и частных компаний соревнуются в разных дисциплинах: от управления роботизированными конечностями до гонок на колясках с искусственным интеллектом. А Кибатлон превратился в необычную лабораторию на спортивной площадке, где тестируют будущее медицинской робототехники в реальных условиях.

Основные дисциплины Кибатлона

Кибатлон — это шесть основных дисциплин, каждая из которых симулирует повседневные задачи, проверяя на практике, насколько эффективны и удобны предлагаемые участниками технологии.

Протезы верхних конечностей

Протез руки, роборука берет стаканы
Роборука способна заменить настоящуюИсточник: Sorbonne Université

Эта дисциплина предполагает управление бионическими руками. Устройства подключаются к мышцам предплечья и реагируют на сокращения. Безоговорочными лидерами в этой категории пока являются команды, создающие устройства с многофункциональными пальцами и запястьями, способными точно считывать сигналы мышц в том числе при помощи ИИ. Команда Smart ArM, выступившая в 2024 году, продемонстрировала систему, которая адаптируется к движениям и даже может «учиться» новым задачам.

Экзоскелеты

Девушка в экзоскелете проходит полосу препятствий, ее поддерживают два волонтера
Экзоскелет помогает людям двигаться самостоятельноИсточник: Exoskeleton Report

В соревнованиях на экзоскелетах участвуют разработки для людей с параличом нижних конечностей. Эти устройства предлагают человеку самостоятельное передвижение, поддерживая его и реагируя на команды через датчики, установленные на мышцах. Здесь интересны технологии команды из ETH Zurich и японской CYBERDYNE. Исследователи продвигают экзоскелеты для реабилитации, которые способны тонко контролировать скорость и амплитуду движений, обеспечивая естественные и плавные передвижения.

Протезы нижних конечностей

Мужчина с протезом ноги проходит полосу препятствий на соревнованиях
Современный протез ноги позволяет заниматься спортомИсточник: Cybathlon

Команды работают над созданием «умных» протезов для ног, которые могут реагировать на изменения ландшафта и подстраиваться под скорость движения человека, обеспечивая более естественное передвижение. Особых успехов здесь добилась американская компания Ottobock, применяющая в протезах гибридные гидравлические и роботизированные системы для автоматической настройки и компенсации движений.

Мозговые интерфейсы

Молодой человек в больничной палате подключен к технологии управления объектом с помощью мозговых импульсов
Технология управления объектом с помощью мозговых импульсовИсточник: Knowable Magazine

Это одна из самых технологически сложных дисциплин: команды разрабатывают интерфейсы для управления устройствами с использованием активности мозга. Здесь основное соперничество традиционно разворачивается между командами из Швейцарии и Германии. Однако можно упомянуть и российскую команду из МГТУ, которая представила интерфейс, позволяющий точно интерпретировать сигналы мозга и управлять протезом.

Нарушение зрения

Мужчина с подключенным компьютерным зрением наливает жидкость в стакан на соревнованиях
Компьютерное зрение способно заменить обычноеИсточник: Cybathlon

Сюда относятся навигационные технологии: виртуальные помощники и особые датчики, которые помогают ориентироваться незрячим людям. Многие команды создают адаптивные системы, которые отслеживают объекты в поле зрения и предупреждают пользователя об опасностях, позволяя свободно и безопасно перемещаться. Предлагаемые решения чем-то напоминают системы лидаров в беспилотных автомобилях, только рассчитаны они на людей.

Коляски

Мужчина спортсмен принимает участие в велогонке на коляске с функциональной электростимуляцией
Велогонка на коляске с функциональной электростимуляциейИсточник: Knowable Magazine

Разработки для колясок с ИИ включают автономное преодоление препятствий: подъемы, повороты и изменение траектории движения. Команды продвигают решения, способные анализировать данные с сенсоров для прогнозирования движения и изменения маршрута на основе окружающей среды.

Как прошел Кибатлон 2024

Спортсмены-инвалиды на различных соревнованиях Кибатлона
Задания на Кибатлоне имитируют реальные ситуации в жизниИсточник: YouTube

На Кибатлоне-2024, который прошел с 25 по 27 октября этого года в швейцарском Цюрихе на стадионе SWISS Arena, приняли участие 67 команд, которые соревновались в восьми дисциплинах, включая две новые: «Робот-помощник» и «Гонки с помощью зрения».

Участники активно использовали новейшие технологии: устройства для стимуляции парализованных мышц электричеством, голосовые интерфейсы управления роботами и системы прямой связи мозга с компьютером. В качестве заданий организаторы предложили пороги, спуски и подъемы, а передвижение по лестницам — испытания, отражающие повседневные трудности, с которыми сталкиваются люди с ограниченными возможностями передвижения. В этом году задачи стали сложнее, появились элементы, требующие еще большей координации и технической сложности.

Среди наиболее перспективных технологий можно выделить проект команды Smart ArM, которая представила продвинутый протез руки. Оснащенный системой обработки остаточных мышечных сигналов, он обеспечивает высокую точность и интуитивный контроль. Используя алгоритмы машинного обучения, Smart ArM может «учиться» у пользователя, адаптируя свою функциональность и тем самым улучшая использование протеза в реальных задачах — будь то подъем стакана или выполнение сложных движений.

В соревнованиях по протезированию ног первое место заняла команда Rehab Tech Leg из Итальянского технологического института с устройством Omnia. Это протез, оснащенный гидравлическо-электрическим коленом, энергосберегающей стопой и специальной лодыжкой. Интересно, что команда Pro-Flex Terra выиграла предварительные соревнования, набрав 100 баллов, но в финале пилот Фарис Амра не справился с заданиями № 2 (лестница) и № 3 (перешагивание) и упустил лидерство.

В гонке экзоскелетов участники выполняли сложные задания: садились и вставали в ограниченном пространстве, поднимались по лестнице без перил, переносили предметы и передвигались по заполненной комнате, избегая столкновений с роботами. Они также работали с продуктами на кухне, проверяя возможности экзоскелетов в реальных условиях. Победила команда Exo Lab из Кореи с моделью Walk On Suit F, которая обеспечила отличное управление и баланс. Второе место заняла команда VariLeg с гибридным устройством, сочетающим функции коляски и экзоскелета. Команда ChiangMaiU EXO 2 из Таиланда завершила соревнования на третьем месте.

Четыре года на подготовку

Технологии, испытанные во время Кибатлона-2024, уже совсем скоро могут появиться на рынке и стать доступными обычным людям. В этом, как считают организаторы, и заключается ключевая функция соревнований: создавать, проверять на практике и внедрять в обиход технологии, которые способны сделать проще жизнь людей с ограниченными возможностями.

Теперь у команд есть четыре года на доработку своей технологии или создание новой, способной произвести фурор на Кибатлоне-2028.