"Jeg vil gerne købe en 6 DOF-vejecelle og var imponeret over Sunrise-lavprofilmulighederne." ---- en ekspert i rehabiliteringsforskning
Billedkilde: University of Michigans neurobioniklaboratorium
Med fremkomsten af kunstig intelligens har forskere i Nordamerika og Europa gjort imponerende fremskridt inden for forskning og udvikling af medicinsk rehabilitering. Blandt dem har kunstigt intelligente proteser (robotproteser) tiltrukket sig stor opmærksomhed. En af nøglekomponenterne i AI-proteser er kraftstyringsenheden. Den traditionelle protese støtter brugeren på en fast måde, så brugerens andre lemmer og kropsdele er ofte nødt til at samarbejde med den stive protese for at fuldføre handlingen. Ikke alene er evnen til at bevæge sig begrænset, men bevægelsen er også ukoordineret. Det er let at falde og udvikle sekundære komplikationer, hvilket skaber flere vanskeligheder og udfordringer for patienterne. I modsætning til traditionelle proteser kan robotproteser give brugerne aktiv snarere end passiv balancestøtte i henhold til ændringer i vejforhold og bevægelser, hvilket giver dem mulighed for at handle mere frit og forbedre deres livskvalitet betydeligt.
Billedkilde: Design og klinisk implementering af et open-source bionisk ben, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering bind.
Ifølge statistikker er der mindst 300.000 amputerede i USA. I Kina er der 24,12 millioner fysisk handicappede, hvoraf 2,26 millioner er amputerede, og kun 39,8 % har fået proteser. Statistikker fra de seneste to år viser, at det gennemsnitlige årlige antal nye amputationer i Kina er omkring 200.000 på grund af trafikulykker, arbejdsulykker, mineulykker og sygdomme. Antallet af amputationer på grund af diabetes stiger hurtigt. Proteser skal også udskiftes, når de bliver ældre. Derudover har patienter med muskelsvaghed, muskelatrofi eller hemiplegi også brug for medicinske hjælpemidler såsom exoskeletter for at hjælpe dem med at stå eller bevæge sig igen. Derfor har mere effektive og pålidelige smarte proteser og smarte exoskeletter stor markedsefterspørgsel og social betydning.
Billedkilde: UT Dallas laboratorium for bevægelseskontrolsystemer
For at realisere kraftstyringen af intelligente proteser er der behov for 6 DOF-kraftsensorer til at registrere ændringer i vejforholdene i realtid og præcist kontrollere kraftens størrelse. Vejforholdenes kompleksitet, variationen i handlinger og integrationsbegrænsninger stiller meget høje krav til 6 DOF-kraftsensorer. De skal ikke blot opfylde kravene til rækkevidde for kraft og moment, men også være lette og tynde. Brugere sagde, at de efter undersøgelse fandt ud af, at kun SRI M35 ultratynde serie 6 DOF-kraftsensorer på markedet kan opfylde alle disse krav.
M35-serien omfatter 18 modeller, som alle er mindre end 1 cm tykke, og den mindste er kun 7,5 mm tyk. Vægtene er alle mindre end 0,26 kg, og den letteste er kun 0,01 kg. Ikke-linearitet og hysterese er 1%, krydstale mindre end 3% og er bygget med stål-på-metalfolie strain gauge-teknologi. Den fremragende ydeevne af disse tynde, lette og kompakte sensorer kan opnås takket være SRI's 30 års designerfaring, der stammer fra bilsikkerhedsdukker og udvides yderligere. Disse teknologier bruges nu i forskning og udvikling af intelligente proteser til at eskortere flere menneskers sikkerhed.
Billedkilde: University of Michigan neurobionics lab, lab for bevægelseskontrolsystemer
Derudover er prisen på SRI-sensorer meget konkurrencedygtig sammenlignet med andre store producenter af kraftsensorer. Med sin stærke tekniske styrke og overkommelige pris er det diskrete SRI-mærke blevet spredt fra mund til mund og er dybt elsket af de førende medicinske rehabiliteringsforskningslaboratorier og robotproteseindustrien. I de sidste 7 år har bionik- og biomekanikforskere og -ingeniører fra USA, Kina, Canada, Japan, Italien, Spanien og andre lande brugt ultratynde SRI-sensorer til innovativ forskning, udgivet et stort antal akademiske artikler og opnået bemærkelsesværdige fremskridt.
I den næste artikel vil vi introducere anvendelsen af SRI M35 ultratynde serier inden for medicinsk rehabilitering. Herunder de seneste forskningsresultater om intelligente proteser og intelligente exoskeletter, der er offentliggjort i Nature og IEEE-konferencetidsskrifter. Følg med!
Reference:
1. Patientpopulation og andre estimater af proteser og ortoser i USA, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Design og klinisk implementering af et open-source bionisk ben, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering bind.
3. Design og validering af en momenttæt, meget bagudgående, motoriseret knæ-ankelortose. Hanqi Zhu, 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)