«Θέλω να αγοράσω ένα δυναμοκυψέλη 6 βαθμών ελευθερίας και εντυπωσιάστηκα από τις επιλογές χαμηλού προφίλ της Sunrise.» ---- ένας ειδικός στην έρευνα αποκατάστασης
Πηγή εικόνας: Εργαστήριο νευροβιονικής του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν
Με την άνοδο της τεχνητής νοημοσύνης, οι ερευνητές στη Βόρεια Αμερική και την Ευρώπη έχουν σημειώσει εντυπωσιακή πρόοδο στην έρευνα και ανάπτυξη της ιατρικής αποκατάστασης. Μεταξύ αυτών, οι τεχνητά νοήμονες προθέσεις (ρομπότ προσθέσεις) έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή. Ένα από τα βασικά συστατικά των τεχνητών προσθέσεων είναι η μονάδα ελέγχου δύναμης. Η παραδοσιακή πρόθεση υποστηρίζει τον χρήστη με σταθερό τρόπο, επομένως τα άλλα άκρα και μέρη του σώματος του χρήστη συχνά πρέπει να συνεργάζονται με την άκαμπτη πρόθεση για να ολοκληρώσουν την κίνηση. Όχι μόνο η ικανότητα κίνησης είναι περιορισμένη, αλλά και η κίνηση είναι ασυντόνιστη. Είναι εύκολο να πέσει κανείς και να αναπτύξει δευτερογενείς επιπλοκές, δημιουργώντας περισσότερες δυσκολίες και προκλήσεις για τους ασθενείς. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή προσθετική, η ρομποτική προσθετική μπορεί να παρέχει στους χρήστες ενεργητική αντί για παθητική υποστήριξη ισορροπίας ανάλογα με τις αλλαγές στις συνθήκες και τις κινήσεις του δρόμου, επιτρέποντάς τους να ενεργούν πιο ελεύθερα και να βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα ζωής τους.
Πηγή εικόνας: Σχεδιασμός και κλινική εφαρμογή ενός βιονικού ποδιού ανοιχτού κώδικα, Alejandro F. Azocar. Τόμος Nature Biomedical Engineering.
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, υπάρχουν τουλάχιστον 300.000 ακρωτηριασμένα μέλη στις ΗΠΑ. Στην Κίνα, υπάρχουν 24,12 εκατομμύρια άτομα με σωματική αναπηρία, εκ των οποίων τα 2,26 εκατομμύρια είναι ακρωτηριασμένα, και μόνο το 39,8% έχει τοποθετήσει προσθετικά μέλη. Στατιστικά στοιχεία των τελευταίων δύο ετών δείχνουν ότι στην Κίνα ο μέσος ετήσιος αριθμός νέων ακρωτηριασμών είναι περίπου 200.000 λόγω τροχαίων ατυχημάτων, βιομηχανικών ατυχημάτων, ατυχημάτων σε ορυχεία και ασθενειών. Ο αριθμός των ακρωτηριασμών λόγω διαβήτη αυξάνεται ραγδαία. Τα προσθετικά άκρα πρέπει επίσης να αντικαθίστανται καθώς μεγαλώνουν. Επιπλέον, οι ασθενείς με μυϊκή αδυναμία, μυϊκή ατροφία ή ημιπληγία χρειάζονται επίσης ιατρικά βοηθήματα όπως εξωσκελετούς για να τους βοηθήσουν να σταθούν ή να κινηθούν ξανά. Επομένως, πιο αποτελεσματικά και αξιόπιστα έξυπνα προσθετικά μέλη και έξυπνοι εξωσκελετοί έχουν μεγάλη ζήτηση στην αγορά και κοινωνική σημασία.
Πηγή εικόνας: Εργαστήριο συστημάτων ελέγχου κίνησης του Πανεπιστημίου του Ντάλας
Για να επιτευχθεί ο έλεγχος δύναμης με έξυπνες προσθετικές, απαιτούνται αισθητήρες δύναμης 6 DOF για την ανίχνευση αλλαγών στις συνθήκες του οδοστρώματος σε πραγματικό χρόνο και τον ακριβή έλεγχο του μεγέθους της δύναμης. Η πολυπλοκότητα των συνθηκών του οδοστρώματος, η μεταβλητότητα των δράσεων και οι περιορισμοί ενσωμάτωσης θέτουν πολύ υψηλές απαιτήσεις σε αισθητήρες δύναμης 6 DOF. Όχι μόνο πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις εύρους δύναμης και ροπής, αλλά και να είναι ελαφριοί και λεπτοί. Οι χρήστες δήλωσαν ότι μετά από έρευνα, διαπίστωσαν ότι, στην αγορά, μόνο οι εξαιρετικά λεπτοί αισθητήρες δύναμης SRI M35 σειράς 6 DOF μπορούν να πληρούν όλες αυτές τις απαιτήσεις.
Η σειρά M35 περιλαμβάνει 18 μοντέλα, όλα με πάχος μικρότερο από 1 cm, και το μικρότερο έχει πάχος μόνο 7,5 mm. Όλα τα μοντέλα ζυγίζουν λιγότερο από 0,26 kg, ενώ το ελαφρύτερο είναι μόνο 0,01 kg. Η μη γραμμικότητα και η υστέρηση είναι 1%, η διασταυρούμενη επικοινωνία μικρότερη από 3% και είναι κατασκευασμένα με τεχνολογία μετρητή τάσης σε μεταλλικό φύλλο. Η εξαιρετική απόδοση αυτών των λεπτών, ελαφρών, συμπαγών αισθητήρων μπορεί να επιτευχθεί χάρη στα 30 χρόνια εμπειρίας σχεδιασμού της SRI, η οποία προέρχεται από τα ανδρείκελα ασφαλείας αυτοκινήτων και επεκτείνεται πέρα από αυτά. Αυτές οι τεχνολογίες χρησιμοποιούνται πλέον στην έρευνα και ανάπτυξη έξυπνων προσθετικών για την ασφάλεια περισσότερων ανθρώπων.
Πηγή εικόνας: Εργαστήριο νευροβιονικής του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, εργαστήριο συστημάτων κινητικού ελέγχου
Επιπλέον, η τιμή των αισθητήρων SRI είναι πολύ ανταγωνιστική σε σύγκριση με εκείνες άλλων μεγάλων κατασκευαστών αισθητήρων δύναμης. Με την ισχυρή τεχνική της ισχύ και την προσιτή τιμή της, η διακριτική μάρκα SRI έχει διαδοθεί από στόμα σε στόμα και είναι βαθιά αγαπητή από τα κορυφαία εργαστήρια έρευνας ιατρικής αποκατάστασης και τη βιομηχανία ρομποτικής προσθετικής. Τα τελευταία 7 χρόνια, ερευνητές και μηχανικοί βιονικής και βιομηχανικής από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Κίνα, τον Καναδά, την Ιαπωνία, την Ιταλία, την Ισπανία και άλλες χώρες έχουν χρησιμοποιήσει εξαιρετικά λεπτούς αισθητήρες SRI για καινοτόμο έρευνα, έχουν δημοσιεύσει μεγάλο αριθμό ακαδημαϊκών εργασιών και έχουν σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο.
Στο επόμενο άρθρο, θα παρουσιάσουμε την εφαρμογή της εξαιρετικά λεπτής σειράς SRI M35 στον τομέα της ιατρικής αποκατάστασης. Συμπεριλαμβανομένων των πιο πρόσφατων ερευνητικών αποτελεσμάτων της έξυπνης προσθετικής και των έξυπνων εξωσκελετών που έχουν δημοσιευτεί στα περιοδικά Nature και IEEE. Μείνετε συντονισμένοι!
Αναφορά:
1. Πληθυσμός ασθενών και άλλες εκτιμήσεις για προσθετικά και ορθωτικά στις ΗΠΑ, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Σχεδιασμός και κλινική εφαρμογή ενός βιονικού ποδιού ανοιχτού κώδικα, Alejandro F. Azocar. Τόμος Nature Biomedical Engineering.
3. Σχεδιασμός και Επικύρωση μιας Πυκνής Ροπής, Υψηλής Ανταπόκρισης και Πίσω Οδήγησης για Ορθώσεις Γονάτου-Ποδοκνημικής. Hanqi Zhu, 2017 Διεθνές Συνέδριο Ρομποτικής και Αυτοματισμού IEEE (ICRA)