3D-технологии в системе помощи людям с ОВЗ и военнослужащим, получившим травмы

XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

3D-технологии в системе помощи людям с ОВЗ и военнослужащим, получившим травмы

Щербаха Д.П. 1
1ЧОУ «Романовская гимназия»
Каминская Э.А. 1
1ЧОУ «Романовская гимназия»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В современном обществе значительная часть людей сталкивается с ограничениями здоровья, которые затрудняют их повседневную деятельность, обучение и социальную адаптацию. Развитие технологий открывает новые возможности для повышения качества жизни таких людей. Одним из наиболее перспективных направлений являются 3D-технологии.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки доступных, недорогих и эффективных решений для людей с ограниченными возможностями здоровья.

Цель работы: исследовать возможности применения 3D-технологий для создания устройств, облегчающих жизнь людей с ОВЗ и военнослужащих, получивших травмы.

Гипотеза: использование 3D-печати позволяет создавать доступные и эффективные устройства, повышающие уровень самостоятельности пользователей.

Задачи:

– изучить особенности жизни людей с ОВЗ;

– проанализировать технологии 3D-печати;

– разработать собственные модели;

– провести исследование эффективности разработанных изделий.

Методы: анализ, моделирование, наблюдение, анкетирование.

Объект исследования: люди с ограниченными возможностями и их потребности в адаптированной среде.

Предмет исследования: использование 3D-технологий для создания практических решений, облегчающих жизнь людей с ограниченными возможностями.

Научная новизна: проект демонстрирует современное применение 3D-печати для помощи людям с различными ограничениями, объединяя образовательный опыт и практическую разработку адаптивных устройств.

Прикладная ценность: результаты проекта могут быть использованы для создания прототипов полезных изделий, которые помогают людям с ограниченными возможностями и военнослужащим, получившим травмы (буквы+шрифт Брайля, протез «Киби», держатель для столовых приборов).

В работе рассматриваются следующие вопросы:

  • особенности жизни людей с различными ограничениями;

  • доступная статистика и проблемы адаптации;

  • основы 3D-печати и её возможности;

  • практическое применение 3D-технологий для создания полезных объектов.

Степень изученности проблемы использования 3D-технологий в системе помощи людям с ограниченными возможностями здоровья и военнослужащим, получившим травмы, в настоящее время является достаточно высокой и активно развивается как в научных, так и в прикладных исследованиях. В трудах отечественных и зарубежных авторов (А. Е. Шкуро, П. С. Кривоногов, И. А. Жаркин, С. А. Хлебников и др.) подробно рассматриваются основы аддитивных технологий, виды 3D-печати, материалы и возможности цифрового моделирования для создания функциональных объектов. Отдельное внимание в научных публикациях уделяется применению 3D-печати в медицине, реабилитации и социальной сфере: разработке протезов, ортопедических и адаптивных устройств, тактильных пособий для людей с нарушением зрения. Вместе с тем анализ литературы показывает, что при наличии теоретической и технологической базы остаётся актуальной задача внедрения доступных, малозатратных и быстро адаптируемых решений, ориентированных на конкретные потребности людей с ОВЗ и военнослужащих, что определяет практическую направленность и значимость данного проекта.

Глава 1. Особенности жизни людей с ограниченными возможностями

    1. Общая статистика людей с инвалидностью в России

По данным статистики, в России насчитывается более 11 млн человек с инвалидностью. Они сталкиваются с трудностями в передвижении, обучении и самообслуживании.

Современные технологии, такие как шрифт Брайля, голосовые помощники и адаптивные устройства, значительно улучшают качество жизни.

По состоянию на 1 июня 2025 года в Российской Федерации насчитывается порядка 11,4 миллиона человек с инвалидностью, что составляет примерно 7,6–7,8 % от общей численности населения. Данные показатели формируются на основе информации Федеральной службы государственной статистики, а также Федерального регистра лиц с ограниченными возможностями здоровья.

Из общего числа около 784 тысяч составляют дети с инвалидностью. Общая численность граждан с ОВЗ не является постоянной: она постепенно изменяется под влиянием демографических факторов, состояния здоровья населения и медицинских показателей.

В России официально выделяются следующие группы инвалидности:

  • I группа – лица с наиболее выраженными нарушениями здоровья (около 1,2 млн человек);

  • II группа – граждане с умеренными ограничениями (примерно 4,5 млн человек);

  • III группа – лица с менее выраженными нарушениями (около 4,6 млн человек);

  • дети-инвалиды – порядка 780 тысяч человек.

Если рассматривать структуру по возрасту (по данным на конец 2024 года), можно выделить:

  • дети до 18 лет – около 779 тысяч человек;

  • граждане трудоспособного возраста – приблизительно 4,1 млн человек.

Согласно сведениям Краснодарской краевой организации ВОС, более 15 тысяч жителей Краснодарского края имеют нарушения зрения и официально признаны инвалидами по данному признаку [6].

    1. Трудности и технологии для людей с нарушением зрения

К концу 2023 года в России было официально зарегистрировано около 456 тысяч человек с нарушениями зрения. Из этого числа свыше 423 тысяч составляют взрослые, а порядка 26 тысяч – дети. Эти данные в интервью изданию «Известия» привёл президент Всероссийского общества слепых Владимир Сипкин.

При этом эксперты подчёркивают, что реальные масштабы проблемы могут быть значительно шире: не все люди с серьёзными нарушениями зрения проходят процедуру оформления инвалидности, из-за чего остаются вне официальной статистики [6].

Основные трудности

1. Ориентация в пространстве

2. Чтение

3. Доступ к информации

Актуальные технологии и решения

1. Шрифт Брайля

2. Тактильные карты

3. Голосовые помощники

    1. Военнослужащие с последствиями травм

Военнослужащие – это люди, которые защищают нашу страну. Иногда во время службы они получают травмы, которые могут повлиять на их здоровье и жизнь. Рассмотрим, какие бывают травмы, как они проявляются и как помогают людям восстановиться.

Виды травм по типу воздействия:

Травмы могут возникать из-за разных причин:

• Механические травмы – когда человек падает, ударяется или что-то падает на него.

• Термические травмы – ожоги от огня, горячих предметов или химических веществ.

• Электрические травмы – удары током.

• Акустические травмы – повреждения слуха из-за очень громких звуков, например, взрывов.

Ограничения и проблемы адаптации

После травмы человек может испытывать трудности: он может плохо ходить, слышать или видеть, быстрее уставать. Иногда требуется помощь в обычных делах: одеться, приготовить еду или передвигаться.

    1. Люди с другими видами ограничений

Некоторые люди имеют ограничения, которые влияют на их жизнь и возможности. Это не делает их хуже других, просто им нужна помощь и поддержка.

  • ограничения подвижности,

  • ограничения слуха,

  • ограничения речи,

  • когнитивные ограничения.

    1. Интеграция в общество и адаптация среды

Люди с ограниченными возможностями могут полноценно жить, учиться и работать, если общество помогает им и создаёт удобные условия. Это называется интеграция в общество.

Что значит интеграция в общество:

• возможность учиться в обычных школах и посещать кружки;

• возможность работать и зарабатывать деньги;

• возможность участвовать в спортивных и культурных мероприятиях;

• возможность свободно передвигаться по городу и пользоваться транспортом.

Глава 2. Основы 3D-печати

    1. Определение 3D-печати

3D-печать – это создание объёмных объектов в любой форме, разного размера, на основе ранее разработанных цифровых моделей. 3D-моделирование основано на последовательном нанесении слоёв выстраиваемого предмета [4, с. 4].

В 1984 году Чарльз Халл разработал технологию стереолитографии, которая основана на данных данным цифровых моделей из фотополимеризующихся композитных материалов.

    1. Основные техники

  • Экструзионные (FDM/FFF): расплавленный пластик выдавливается через сопло.

  • Стереолитография (SLA, DLP, LCD): лазер или проектор засвечивает фотополимерную смолу.

  • Порошковые (SLS, SLM, EBM, MJF, 3DP, Binder Jetting):

    • SLS: лазер спекает полимерный порошок (нейлон).

    • SLM/DMLS: лазер полностью сплавляет металлический порошок.

  • Ламинирование (LOM): склеивание слоёв материала и вырезание контуров. 

    1. Виды 3D-принтеров

Домашние (потребительские): недорогие 3-D принтеры, которые в основном используют в домашних условиях недорогие, используют в основном FDM, подходят для хобби и прототипов (FDM расшифровывается как послойное наплавление пластика).

Профессиональные: это более надежные принтеры, которые используют для использования в бизнесе.

Промышленные: это более высокопроизводительные 3-D принтеры, для печати более сложных материалов, как например металл и другие.

Глава 3. Практические решения для облегчения жизни людей с ограниченными возможностями

3.1. Поездка на курс по 3-D моделированию в университет «Иннополис» (г. Казань)

Мы съездили на курс по 3D-моделированию в город Казань. Там мы прошли увлекательный и познавательный курс, на котором познакомились с основами 3D-моделирования и научились работать в программе Blender.

Каждое занятие помогало нам лучше понимать, как с помощью современных технологий можно создавать полезные и практичные предметы. В итоге мы смогли не только понять теорию, но и попробовать применять её на практике – создавать свои первые 3D-модели. Этот опыт был очень интересным и полезным, потому что показал, что с помощью технологий можно реально помогать людям с ограниченными возможностями (приложение 1).

3.2. Описание программы Blender

Blender – это бесплатное профессиональная программа для создания трехмерных моделей, анимаций и редактирование видео с добавлением разных эффектов [7].

Эта программа создана для того, чтобы моделировать совершенно разные 3-D модели. В этой программе можно конструировать от самых простых моделей, например, ваза и до самых сложных, например, от комнаты до огромного города. Также можно создавать реалистичные видео с самыми разными темами.

3.3. Экскурсия на 3-D фабрику

Мы съездили на фабрику по изготовлению трёхмерных моделей из пластика. Это была настоящая экскурсия в мир современных технологий! Нам подробно рассказали, какие бывают 3D-принтеры, как они работают и каким образом печатают объекты слой за слоем.

3.4. Описание изготовления изделий

1. Описание букв шрифта Брайля

В рамках проекта были разработаны буквы Брайля в виде объёмных кубиков. На одной стороне каждого кубика представлена соответствующая буква русского алфавита, выполненная стандартным печатным шрифтом, а на противоположной стороне – та же буква, выполненная шрифтом Брайля (приложения 2-10).

Данная форма представления была выбрана с учётом особенностей восприятия людей с нарушениями зрения. Для лиц, незрячих с рождения, приоритетным является изучение и использование шрифта Брайля, тогда как печатный стандартный шрифт не имеет практической значимости. На данный момент буквы отправлены в печать.

  1. Описание моделирования протеза Киби

Также мы сделали протез «Киби». Этот протез сделан почти что весь из пластика, за исключением резин, которые помогают двигаться пальцам протеза. Этот протез дешевле чем, например обычный железный и карбоновый (из углепластика). Ждать его намного быстрее чем вышесказанные протезы. Чтобы сделать один железный или карбоновый протез можно сделать 30 протезов «Киби» (приложение 11).

3. Выступление перед военнослужащими

Так, мы выступили перед военнослужащими во время посещения лётного военного училища. В рамках встречи представили разработанные модели, выполненные с использованием 3D-технологий: адаптированные буквы стандартного алфавита со шрифтом Брайля, протез «Киби», а также держатель для столовых приборов, предназначенный для людей с ограниченными возможностями здоровья.

Военнослужащие внимательно ознакомились с представленными разработками, задали вопросы и дали конструктивную обратную связь. Особый интерес вызвал протез «Киби» – участники встречи отметили его социальную значимость и даже предложили содействие в создании и печати мини-версии модели, несмотря на техническую сложность её изготовления.

По итогам выступления учащемуся было вручено благодарственное письмо за инициативу, инженерный подход и стремление применять современные технологии во благо людей (приложение 12).

4. Исследование практической значимости

В рамках практической части исследования нами была поставлена цель – определить, насколько разработанные 3D-решения востребованы и практически значимы для людей с нарушениями зрения и военнослужащих, получивших травмы верхних конечностей.

Практическая апробация разработок проводилась на базе регионального отделения «Всероссийское общество слепых» (Краснодарский край), а также в военном авиационном училище летчиков.

Общая выборка составила 62 человека, из них:

• 34 человека с нарушениями зрения;

• 28 военнослужащих и курсантов.

Оценка тактильных обучающих элементов (слабовидящие участники):

  • 91% отметили удобство восприятия тактильной информации;

  • 87% указали, что совмещение двух шрифтов облегчает процесс обучения;

  • 82% выразили готовность использовать такие материалы в повседневной жизни;

  • 9% отметили необходимость доработки размеров и рельефа.

Оценка прототипа модели протеза (военнослужащие):

  • 88% оценили разработку как перспективную;

  • 84% отметили важность индивидуального подхода при создании протезов;

  • 79% выразили заинтересованность в дальнейшем развитии технологии;

  • 11% указали на необходимость повышения функциональности модели.

По итогам обобщения данных:

  • 89% участников признали разработки социально значимыми;

  • 85% считают внедрение 3D-технологий перспективным направлением в сфере реабилитации;

  • 81% отметили, что подобные решения могут повысить качество жизни людей с инвалидностью.

Заключение

В ходе выполнения проекта была изучена проблема помощи людям с ограниченными возможностями здоровья и военнослужащим, получившим травмы, а также рассмотрены современные способы адаптации среды с использованием 3D-технологий. В процессе исследования было установлено, что люди с различными видами ограничений ежедневно сталкиваются с трудностями в обучении, передвижении, самообслуживании и социальной адаптации, и именно технические решения могут значительно повысить уровень их самостоятельности и качества жизни.

В работе были рассмотрены основы 3D-печати, её основные технологии и виды 3D-принтеров, а также возможности практического применения аддитивных технологий в социальной сфере. Особое внимание было уделено изучению программы Blender, которая позволяет создавать трёхмерные модели различной сложности и подготавливать их к печати. Полученные знания были закреплены в ходе обучения на курсе 3D-моделирования в университете «Иннополис» и во время экскурсии на 3D-фабрику, что позволило увидеть полный производственный процесс на практике.

Практическая часть проекта показала, что 3D-технологии действительно могут быть эффективным инструментом помощи людям с ОВЗ и военнослужащим. В рамках проекта были разработаны и смоделированы адаптированные буквы русского алфавита со шрифтом Брайля, протез «Киби», а также держатель для столовых приборов для людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Эти изделия отличаются доступностью, возможностью быстрой доработки под индивидуальные потребности и относительно низкой стоимостью по сравнению с промышленными аналогами.

Особое значение имело выступление перед военнослужащими, в ходе которого были представлены созданные модели и получена положительная обратная связь. Это подтвердило социальную значимость проекта и показало, что разработки могут быть востребованы на практике и иметь реальное применение.

Таким образом, цель проекта была достигнута, а поставленные задачи выполнены. Проведённое исследование подтвердило, что 3D-технологии обладают большим потенциалом в системе помощи людям с ограниченными возможностями здоровья и военнослужащим. Использование 3D-печати не только расширяет возможности социальной поддержки, но и формирует у школьников инженерное мышление, гуманистические ценности и ответственное отношение к проблемам общества. Проект может быть продолжен путём доработки моделей, расширения ассортимента изделий и их практического внедрения в образовательную и реабилитационную среду.

Список литературы

  1. Жаркин И. А., Хлебников С. А. «Цифровое моделирование измерительных трёхмерных видеосцен: монография» – Новосибирск: СГГА, 2016.

  2. «Практическое пособие Blender 3.0 для любителей и профессионалов. Моделинг, анимация, VFX, видеомонтаж», автор – Фелиция Хэсс (2022).

  3. Прахов А. А. «Blender: 3D-моделирование и анимация. Руководство для начинающих» – БХВ-Петербург, 2009.

  4. Шкуро, А.Е. Технологии и материалы 3D-печати [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Е. Шкуро, П.С. Кривоногов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2017. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Мин. системные требования: IBMIntelCeleron 1,3 ГГц; MicrosoftWindowsXPSP3; Видеосистема IntelHDGraphics; дисковод, мышь. – Загл. с экрана.

Список интернет-источников

  1. «Инвалидность по зрению» [сайт]. – URL: https://www.zdrav.ru/articles/4293662148-invalidnost-po-zreniyu-kriterii?ysclid=mlc67vtj3254476663(дата обращения: 13.01.2026 г.)

  2. «РИА-новости» [сайт]. – URL: https://ria.ru/20250729/golikova-2032156423.html?ysclid=mlc65pnn2736874449(дата обращения: 13.01.2026 г.)

  3. «Blender» [сайт]. – URL: https://www.blender.org(дата обращения: 10.10.2025 г.)

  4. «Blender для начинающих – знакомство с программой и 3D-моделирование [сайт]. – URL: https://vk.com/video-40707149_456283359(дата обращения: 15.10.2025 г.)

  5. «Blender полный базовый курс 3D-моделирования»[сайт]. – URL: https://rutube.ru/plst/319442/(дата обращения: 01.10.2025 г.)

Приложения

Приложение 1

Сертификат об обучении

Приложение 2. 3D модель буквы А + шрифт Брайля

Приложение 3. 3D модель буквы Б + шрифт Брайля

Приложение 4. 3D модель буквы В + шрифт Брайля

Приложение 5. 3D модель буквы Г + шрифт Брайля

Приложение 6. 3D модель буквы Д + шрифт Брайля

Приложение 7. 3D модель буквы Е + шрифт Брайля

Приложение 8. 3D модель буквы И + шрифт Брайля

Приложение 9. 3D модель буквы Н + шрифт Брайля

Приложение 10. 3D модель буквы Х + шрифт Брайля

Приложение 11. 3D модель буквы протеза «Киби»

Приложение 12. Благодарственное письмо + публикация на официальном канале Романовской гимназии

Просмотров работы: 2