Впервые идея управления аппаратными средствами для массажа с использованием робота была предложена российскими учеными на II симпозиуме по медицинской робототехнике в Гейдельберге в 1997 году. Шестизвенный промышленный робот Puma 560, предназначенный для сборки и дуговой сварки, был дополнен силовым датчиком для измерения усилия взаимодействия инструмента робота с мягкими тканями пациента. Робот «чувствовал» пациента, запоминал его рельеф, упругость, затем вычислял массажные траектории и воспроизводил их своими приводами. Штатная система управления робота, предназначенная для позиционного и контурного управления, соответственно могла реализовать алгоритмы раздельного позиционно-силового управления. Робот выполнял отдельные приемы техники классического массажа и акупрессуры на манекенах, собаках и людях-волонтерах. Данный метод массажа был защищен российским патентом.
Позже аналогичную идею реализовали голландские конструкторы E. Drissens и M. Ferstappen (2003), разработав серию роботов для массажа «Tickle».
Первый из роботов имеет металлический корпус, два электромоторчика с напряжением питания 5 В, аккумуляторную батарею и четыре датчика, позволяющих следить за наклоном поверхности, по которой передвигается робот-массажист. Движение осуществляется с помощью двух силиконовых гусениц, покрытых выступами и непосредственно создающих массажный эффект. Робот весит всего 165 г и способен передвигаться по телу человека со скоростью 1,2 см/с.
Второй робот является более интеллектуальным, но для его использования необходима стационарная массажная установка «Tickle Salon». Она состоит из робота, жидкокристаллического монитора и кровати, на которую ложится человек. Передвигаясь по человеческому телу, датчик постепенно сканирует его, создает карту тела, с помощью которой управляющий элемент робота может определять наиболее чувствительные точки, которые затем робот и будет массировать. Изображение карты тела выводится на монитор, к которому подключена электронная начинка робота.
Другие эксплуатируемые роботные системы, имеющие аналогично предыдущим конструкциям техногенную архитектуру (например, экспериментальный образец робота-медбрата, разработанный специалистами института автоматизации при Академии наук КНР), или антропоморфное строение, такие, как промышленные модели Sony SDR-4X, Kawada HPR-2P, Fejitsu HOAP-1, J SK H7, MIT Cog и др., на сегодняшний день не в состоянии конкурировать со специально разработанными манипуляционными роботами в совершенстве владения сочленениями «верхних конечностей», так как способны выполнять только грубые функции захвата предметов и переноса грузов, а соответственно, могут быть использованы исключительно в качестве помощников по уходу за больными.
Однако, несмотря на все положительные стороны и потенциальные возможности технической идеи по созданию манипуляционного помощника врача-массажиста, она имеет ряд слабых мест.
1. Экономическая эффективность робота для массажа в ближайшее время не сможет превзойти ручную работу человека-манипулятора. Сумма, затрачиваемая на подготовку массажиста и периодическое повышение его квалификации, несоразмеримо меньше, чем производство, покупка, амортизация и обслуживание данной конструкции.
2. К тому же психологический барьер, который возникает у большинства пациентов перед использованием аппаратного воздействия в процессе лечебных процедур (тем более робота), может служить значительным препятствием для широкого применения данной технической разработки в клинической практике.
Таким образом, логично напрашивается вывод о сомнительных перспективах только лечебного использования в клинической практике аналогичных роботных систем в ближайшем будущем.
…
Тем не менее в ведущих отечественных научноисследовательских центрах в последние годы проводится разработка нового поколения медицинских роботов для массажа и мануальной терапии. Основным отличием от прежних моделей и научной новизной данной системы является попытка полностью заменить мануальную работу специалиста аппаратом с обратной связью и программированными функциями, максимально приблизив его воздействие к мануальным приемам, выполняемым массажистом или врачом и имеющим как лечебное, так и диагностическое назначение.
Наличие обратной связи в устройстве данной системы предоставляет возможность математического или визуального, в графической форме, отображения воздействия, т. е. определив механические свойства мягких тканей, подлежащих массажному воздействию, и задав определенные параметры этого воздействия, в результате можно определить динамику изменений биомеханических показателей массируемых структур как в процессе, так и после массажа. К тому же, как известно, на сегодняшний день нет промышленных образцов специализированной медицинской аппаратуры, способной в каком-либо наглядном виде отразить совокупный результат массажного воздействия (тонус кожи, тонус мышц, толщину кожной складки, ее подвижность, индексы Кетле, В. В. Бунака и др.).
Помимо этого, воздействие данного робота в сравнении с актом мануального воздействия обладает целым рядом отличительных особенностей, имеющих непосредственное клиническое применение.
Точность воздействия. В ряде случаев в процессе массажной процедуры возникает необходимость оказать чрезвычайно детализированное воздействие на ограниченном локальном участке поверхности тела пациента. Так, при массаже послеоперационного соединительно-тканного рубца с целю косметической минимизации кожного дефекта или профилактики спаечного процесса массажисту следует производить манипуляции в зависимости от хода линий напряжения Лангера. Невнимание к индивидуальным особенностям анатомического строения кожного покрова, недостаточные знания траектории проведения данных манипуляций и ряд других причин способны привести к нежелательным результатам массажной процедуры, выполняемой руками массажиста. Мехатронная система, предварительно определив степень напряжения тканей, позволяет более точно воздействовать на рубцовую и околорубцовую ткани в соответствии с линиями напряжения, не хаотичными, а ритмичными и строго направленными движениями.
Дозирование воздействия. Нередко в лечебной практике возникает необходимость оказывать дозированное воздействие на те или иные мягкотканные структуры, например при парезах, чтобы не переутомить мышцу механической стимуляцией и не вызвать снижения биоэлектрической активности мышечных волокон. В данном случае, не располагая системами обратной связи, массажист практически никаким способом не может дозировать свои манипуляции, а врач, назначающий эту процедуру, его контролировать. Имея возможность воспроизводить аналоги массажных приемов, таких как поглаживания, растирания, разминания и вибрации, «Мехатронная система для манипуляции на мягких тканях» способна выполнить данное задание с помощью устройства обратной связи, а также строго установив количество выполняемых движений, их интенсивность.
Надежность. Там, где есть однообразные технические приемы массажа или требуется приложение значительных мышечных усилий со стороны массажиста при наличии постоянного потока пациентов, а это прежде всего центры лечебного питания, занимающиеся лечением ожирения, целлюлита, косметические салоны, фитнес-центры, мехатронная система может стать достойной заменой ручной работы. Если качество массажной процедуры с каждым следующим пациентом у массажиста (любой квалификации) убывает в арифметической прогрессии в течение рабочего дня, то данный недостаток абсолютно отсутствует у роботной системы.
