„Doresc să cumpăr o celulă de sarcină cu 6 grade de libertate și am fost impresionat de opțiunile cu profil redus de la Sunrise.” -----un expert în cercetare în reabilitare
Sursa imaginii: Laboratorul de neurobionică al Universității din Michigan
Odată cu apariția inteligenței artificiale, cercetătorii din America de Nord și Europa au făcut progrese impresionante în cercetarea și dezvoltarea reabilitării medicale. Printre acestea, protezele cu inteligență artificială (proteze robotizate) au atras multă atenție. Una dintre componentele cheie ale protezelor cu inteligență artificială este unitatea de control al forței. Proteza tradițională susține utilizatorul într-un mod fix, astfel încât celelalte membre și părți ale corpului utilizatorului trebuie adesea să coopereze cu proteza rigidă pentru a finaliza acțiunea. Nu numai că capacitatea de mișcare este limitată, dar și mișcarea este necoordonată. Este ușor să cazi și să dezvolți complicații secundare, creând mai multe dificultăți și provocări pentru pacienți. Spre deosebire de protezele tradiționale, protezele robotizate pot oferi utilizatorilor un suport activ, mai degrabă decât pasiv, pentru echilibru, în funcție de schimbările condițiilor de drum și ale mișcărilor, permițându-le să acționeze mai liber și să își îmbunătățească considerabil calitatea vieții.
Sursa imaginii: Proiectarea și implementarea clinică a unui picior bionic open-source, Alejandro F. Azocar. Volumul Nature Biomedical Engineering.
Conform statisticilor, în SUA există cel puțin 300.000 de persoane cu dizabilități fizice. În China, există 24,12 milioane de persoane cu dizabilități fizice, dintre care 2,26 milioane sunt amputate, iar doar 39,8% au fost echipate cu proteze. Statisticile din ultimii doi ani arată că în China, numărul mediu anual de noi amputări este de aproximativ 200.000 din cauza accidentelor rutiere, a accidentelor industriale, a accidentelor miniere și a bolilor. Numărul amputărilor cauzate de diabet crește rapid. Protezele trebuie, de asemenea, înlocuite pe măsură ce îmbătrânesc. În plus, pacienții cu slăbiciune musculară, atrofie musculară sau hemiplegie au nevoie și de dispozitive medicale, cum ar fi exoscheletele, pentru a-i ajuta să se ridice sau să se miște din nou. Prin urmare, protezele inteligente și exoscheletele inteligente mai eficiente și fiabile au o mare cerere pe piață și o importanță socială.
Sursa imaginii: Laboratorul de sisteme de control locomotor al UT Dallas
Pentru a realiza controlul forței prin intermediul protezelor inteligente, sunt necesari senzori de forță cu 6 grade de libertate (DOF) pentru a detecta schimbările condițiilor de drum în timp real și a controla cu precizie magnitudinea forței. Complexitatea condițiilor de drum, variabilitatea acțiunilor și constrângerile de integrare impun cerințe foarte ridicate pentru senzorii de forță cu 6 DOF. Aceștia trebuie nu numai să îndeplinească cerințele de gamă de forță și moment, ci și să fie ușori și subțiri. Utilizatorii au declarat că, în urma investigațiilor, au descoperit că, pe piață, doar senzorii de forță cu 6 DOF din seria ultra-subțire SRI M35 pot îndeplini toate aceste cerințe.
Seria M35 include 18 modele, toate având o grosime mai mică de 1 cm, iar cel mai mic are doar 7,5 mm. Greutățile sunt toate mai mici de 0,26 kg, iar cel mai ușor are doar 0,01 kg. Neliniaritatea și histerezisul sunt de 1%, diafonia mai mică de 3% și sunt construiți cu tehnologie de extensometru pe folie metalică. Performanța excelentă a acestor senzori subțiri, ușori și compacți poate fi obținută datorită celor 30 de ani de experiență în proiectare a SRI, pornind de la manechinele de siguranță auto și extinzându-se dincolo de acestea. Aceste tehnologii sunt acum utilizate în cercetarea și dezvoltarea de proteze inteligente pentru a asigura siguranța mai multor persoane.
Sursa imaginii: Laboratorul de neurobionică al Universității din Michigan, laboratorul de sisteme de control locomotor
În plus, prețul senzorilor SRI este foarte competitiv în comparație cu cel al altor producători importanți de senzori de forță. Datorită rezistenței sale tehnice puternice și prețului accesibil, marca SRI, de calitate redusă, a fost răspândită prin recomandări și este foarte apreciată de laboratoarele de cercetare în reabilitare medicală de top și de industria protezelor robotice. În ultimii 7 ani, cercetătorii și inginerii din domeniul bionicii și biomecanicii din Statele Unite, China, Canada, Japonia, Italia, Spania și alte țări au utilizat senzorii ultra-subțiri SRI pentru cercetări inovatoare, au publicat un număr mare de lucrări academice și au realizat progrese remarcabile.
În următorul articol, vom prezenta aplicarea seriei ultra-subțiri SRI M35 în domeniul reabilitării medicale. Inclusiv cele mai recente rezultate ale cercetărilor privind protezele inteligente și exoscheletele inteligente, publicate în reviste de conferințe Nature și IEEE. Rămâneți pe fază!
Referinţă:
1. Populația de pacienți și alte estimări privind protezele și ortezele în SUA, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Proiectarea și implementarea clinică a unui picior bionic open-source, Alejandro F. Azocar. Volumul Nature Biomedical Engineering.
3. Proiectarea și validarea unei orteze de genunchi-gleznă motorizate, cu densitate mare de cuplu și cu acționare inversă ridicată. Hanqi Zhu, Conferința Internațională IEEE privind Robotica și Automatizarea (ICRA) 2017