«Jeg ønsker å kjøpe en 6 DOF-lastcelle og ble imponert over Sunrise-lavprofilalternativene.» ---- en ekspert på rehabiliteringsforskning
Bildekilde: Nevrobionikklaboratoriet ved University of Michigan
Med fremveksten av kunstig intelligens har forskere i Nord-Amerika og Europa gjort imponerende fremskritt innen forskning og utvikling av medisinsk rehabilitering. Blant annet har kunstig intelligente proteser (robotproteser) fått mye oppmerksomhet. En av nøkkelkomponentene i AI-proteser er kraftkontrollenheten. Den tradisjonelle protesen støtter brukeren på en fast måte, slik at brukerens andre lemmer og kroppsdeler ofte må samarbeide med den stive protesen for å fullføre handlingen. Ikke bare er bevegelsesevnen begrenset, men bevegelsen er også ukoordinert. Det er lett å falle og utvikle sekundære komplikasjoner, noe som skaper flere vanskeligheter og utfordringer for pasientene. I motsetning til tradisjonelle proteser kan robotproteser gi brukerne aktiv snarere enn passiv balansestøtte i henhold til endringer i veiforhold og bevegelser, slik at de kan handle friere og forbedre livskvaliteten betraktelig.
Bildekilde: Design og klinisk implementering av et bionisk ben med åpen kildekode, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering bind.
Ifølge statistikk er det minst 300 000 amputerte i USA. I Kina er det 24,12 millioner fysisk funksjonshemmede, hvorav 2,26 millioner er amputerte, og bare 39,8 % har fått proteser. Statistikk fra de siste to årene viser at det gjennomsnittlige årlige antallet nye amputasjoner i Kina er omtrent 200 000 på grunn av trafikkulykker, arbeidsulykker, gruveulykker og sykdommer. Antallet amputasjoner på grunn av diabetes øker raskt. Proteser må også byttes ut etter hvert som de blir eldre. I tillegg trenger pasienter med muskelsvakhet, muskelatrofi eller hemiplegi medisinske hjelpemidler som eksoskjeletter for å hjelpe dem å stå eller bevege seg igjen. Derfor har mer effektive og pålitelige smarte proteser og smarte eksoskjeletter stor markedsetterspørsel og sosial betydning.
Bildekilde: UT Dallas laboratorium for lokomotoriske kontrollsystemer
For å realisere kraftkontrollen til intelligente proteser, er det behov for 6 DOF-kraftsensorer for å registrere endringer i veiforholdene i sanntid og nøyaktig kontrollere kraftens størrelse. Kompleksiteten i veiforholdene, variasjonen i handlinger og integrasjonsbegrensninger stiller svært høye krav til 6 DOF-kraftsensorer. Ikke bare må de oppfylle kravene til kraft og moment, men også være lette og tynne. Brukere sa at de etter undersøkelser fant ut at bare SRI M35 ultratynne serie 6 DOF-kraftsensorer på markedet kan oppfylle alle disse kravene.
M35-serien inkluderer 18 modeller, som alle er mindre enn 1 cm tykke, og den minste er bare 7,5 mm tykk. Vektene er alle mindre enn 0,26 kg, og den letteste er bare 0,01 kg. Ikke-linearitet og hysterese er 1 %, krysstale mindre enn 3 % og er bygget med stål-på-metallfolie-tøyningsmålerteknologi. Den utmerkede ytelsen til disse tynne, lette og kompakte sensorene kan oppnås på grunn av SRIs 30 års designerfaring, som stammer fra bilsikkerhetsdukken og utvides utover. Disse teknologiene brukes nå i forskning og utvikling av intelligente proteser for å ivareta sikkerheten til flere mennesker.
Bildekilde: University of Michigan nevrobionikklaboratorium, laboratorium for bevegelseskontrollsystemer
Dessuten er prisen på SRI-sensorer svært konkurransedyktig sammenlignet med prisene fra andre store produsenter av kraftsensorer. Med sin sterke tekniske styrke og overkommelige pris har det diskré SRI-merket blitt spredt fra jungeltelegrafen og er høyt elsket av de ledende forskningslaboratoriene for medisinsk rehabilitering og robotproteseindustrien. I løpet av de siste 7 årene har bionikk- og biomekanikkforskere og -ingeniører fra USA, Kina, Canada, Japan, Italia, Spania og andre land brukt ultratynne SRI-sensorer til innovativ forskning, publisert et stort antall akademiske artikler og oppnådd bemerkelsesverdige fremskritt.
I neste artikkel vil vi introdusere bruken av SRI M35 ultratynne serier innen medisinsk rehabilitering. Inkludert de nyeste forskningsresultatene om intelligente proteser og intelligente eksoskjeletter publisert i Nature og IEEE-konferansetidsskrifter. Følg med!
Referanse:
1. Pasientpopulasjon og andre estimater av proteser og ortoser i USA, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Design og klinisk implementering av et bionisk ben med åpen kildekode, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering bind.
3. Design og validering av en momenttett, svært bakoverdrevet, motorisert kne-ankelortose. Hanqi Zhu, 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)