“Saya ingin membeli sel beban 6 DOF dan terkesan dengan opsi profil rendah Sunrise. ”----seorang ahli penelitian rehabilitasi
Sumber gambar: Laboratorium neurobionik Universitas Michigan
Dengan munculnya kecerdasan buatan, para peneliti di Amerika Utara dan Eropa telah membuat kemajuan yang mengesankan dalam penelitian dan pengembangan rehabilitasi medis. Di antara mereka, prostesis kecerdasan buatan (prostesis robot) telah menarik banyak perhatian. Salah satu komponen utama prostesis AI adalah unit kontrol gaya. Prostesis tradisional mendukung pengguna dalam cara yang tetap, sehingga anggota tubuh dan bagian tubuh pengguna lainnya sering kali perlu bekerja sama dengan prostesis yang kaku untuk menyelesaikan tindakan. Tidak hanya kemampuan untuk bergerak terbatas, tetapi juga gerakannya tidak terkoordinasi. Mudah jatuh dan mengembangkan komplikasi sekunder, menciptakan lebih banyak kesulitan dan tantangan bagi pasien. Berbeda dari prostetik tradisional, prostetik robotik dapat memberi pengguna dukungan keseimbangan aktif daripada pasif sesuai dengan perubahan kondisi jalan dan gerakan, yang memungkinkan mereka untuk bertindak lebih bebas dan meningkatkan kualitas hidup mereka secara signifikan.
Sumber gambar: Desain dan implementasi klinis kaki bionik sumber terbuka, Alejandro F. Azocar. Volume Nature Biomedical Engineering.
Menurut statistik, setidaknya terdapat 300.000 orang yang diamputasi di AS. Di Tiongkok, terdapat 24,12 juta penyandang disabilitas fisik, dengan 2,26 juta di antaranya diamputasi, dan hanya 39,8% yang telah dipasangi prostetik. Statistik dalam dua tahun terakhir menunjukkan bahwa di Tiongkok, rata-rata jumlah amputasi baru per tahun mencapai sekitar 200.000 kasus akibat kecelakaan lalu lintas, kecelakaan industri, kecelakaan pertambangan, dan penyakit. Jumlah amputasi akibat diabetes meningkat pesat. Anggota tubuh palsu juga perlu diganti seiring bertambahnya usia. Selain itu, pasien dengan kelemahan otot, atrofi otot, atau hemiplegia juga membutuhkan alat bantu medis seperti eksoskeleton untuk membantu mereka berdiri atau bergerak kembali. Oleh karena itu, prostetik pintar dan eksoskeleton pintar yang lebih efisien dan andal memiliki permintaan pasar dan signifikansi sosial yang tinggi.
Sumber gambar: Laboratorium sistem kendali lokomotor UT Dallas
Untuk mewujudkan kontrol gaya prostetik cerdas, diperlukan sensor gaya 6 DOF yang dapat mendeteksi perubahan kondisi jalan secara real-time dan mengontrol besarnya gaya secara presisi. Kompleksitas kondisi jalan, variabilitas tindakan, dan kendala integrasi menuntut persyaratan yang sangat tinggi pada sensor gaya 6 DOF. Sensor ini tidak hanya harus memenuhi persyaratan rentang gaya dan momen, tetapi juga harus ringan dan tipis. Para pengguna menyatakan bahwa setelah penyelidikan, mereka menemukan bahwa di pasaran, hanya sensor gaya 6 DOF seri ultra-tipis SRI M35 yang dapat memenuhi semua persyaratan ini.
Seri M35 mencakup 18 model, semuanya memiliki ketebalan kurang dari 1 cm, dan yang terkecil hanya 7,5 mm. Bobotnya kurang dari 0,26 kg, dan yang paling ringan hanya 0,01 kg. Non-linearitas dan histeresisnya 1%, crosstalk kurang dari 3%, dan dibuat dengan teknologi strain gauge berbahan foil logam. Performa luar biasa dari sensor tipis, ringan, dan ringkas ini dapat dicapai berkat pengalaman desain SRI selama 30 tahun, yang berawal dari manekin keselamatan kecelakaan mobil dan terus berkembang. Teknologi ini kini digunakan dalam penelitian dan pengembangan prostetik cerdas untuk meningkatkan keselamatan lebih banyak orang.
Sumber gambar: Laboratorium neurobionik Universitas Michigan, Laboratorium sistem kendali lokomotor
Selain itu, harga sensor SRI sangat kompetitif dibandingkan dengan produsen sensor gaya besar lainnya. Dengan keunggulan teknis yang tangguh dan harga yang terjangkau, merek SRI yang sederhana ini telah tersebar dari mulut ke mulut dan sangat dicintai oleh laboratorium penelitian rehabilitasi medis terkemuka dan industri prostetik robotik. Dalam 7 tahun terakhir, para peneliti dan insinyur bionik dan biomekanik dari Amerika Serikat, Tiongkok, Kanada, Jepang, Italia, Spanyol, dan negara-negara lain telah menggunakan sensor ultra-tipis SRI untuk penelitian inovatif, menerbitkan sejumlah besar makalah akademis, dan mencapai kemajuan yang luar biasa.
Di artikel selanjutnya, kami akan memperkenalkan aplikasi seri ultra-tipis SRI M35 di bidang rehabilitasi medis. Termasuk hasil penelitian terbaru tentang prostetik cerdas dan eksoskeleton cerdas yang dipublikasikan di jurnal Nature dan konferensi IEEE. Nantikan!
Referensi:
1. Populasi Pasien dan Estimasi Lain Mengenai Prostetik dan Ortotik di Amerika Serikat, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Desain dan implementasi klinis kaki bionik sumber terbuka, Alejandro F. Azocar. Volume Nature Biomedical Engineering.
3. Desain dan Validasi Alat Ortosis Lutut-Pergelangan Kaki Bertenaga Torsi Padat dan Sangat Dapat Digerakkan ke Belakang. Hanqi Zhu, Konferensi Internasional IEEE tentang Robotika dan Otomasi (ICRA) 2017