”Jag funderar på att köpa en lastcell med 6 DOF och blev imponerad av Sunrise lågprofilalternativ.” ---- en expert på rehabiliteringsforskning
Bildkälla: University of Michigans neurobioniklabb
Med uppkomsten av artificiell intelligens har forskare i Nordamerika och Europa gjort imponerande framsteg inom forskning och utveckling av medicinsk rehabilitering. Bland dem har artificiellt intelligenta proteser (robotproteser) fått stor uppmärksamhet. En av nyckelkomponenterna i AI-proteser är kraftkontrollenheten. Den traditionella protesen stöder användaren på ett fast sätt, så användarens andra lemmar och kroppsdelar behöver ofta samarbeta med den stela protesen för att slutföra handlingen. Inte bara är rörelseförmågan begränsad, utan även rörelsen är okoordinerad. Det är lätt att falla och utveckla sekundära komplikationer, vilket skapar fler svårigheter och utmaningar för patienter. Till skillnad från traditionella proteser kan robotproteser ge användarna aktivt snarare än passivt balansstöd beroende på förändringar i vägförhållanden och rörelser, vilket gör att de kan agera friare och förbättra sin livskvalitet avsevärt.
Bildkälla: Design och klinisk implementering av ett bioniskt ben med öppen källkod, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering volym.
Enligt statistik finns det minst 300 000 amputerade i USA. I Kina finns det 24,12 miljoner fysiskt funktionshindrade personer, varav 2,26 miljoner är amputerade, och endast 39,8 % har utrustats med proteser. Statistik från de senaste två åren visar att det genomsnittliga årliga antalet nya amputationer i Kina är cirka 200 000 på grund av trafikolyckor, arbetsolyckor, gruvolyckor och sjukdomar. Antalet amputationer på grund av diabetes ökar snabbt. Proteser behöver också bytas ut när de åldras. Dessutom behöver patienter med muskelsvaghet, muskelatrofi eller hemiplegi medicinska hjälpmedel som exoskelett för att hjälpa dem att stå eller röra sig igen. Därför har effektivare och mer tillförlitliga smarta proteser och smarta exoskelett stor marknadsefterfrågan och social betydelse.
Bildkälla: UT Dallas laboratorium för rörelsestyrningssystem
För att realisera kraftkontrollen hos intelligenta proteser behövs 6 DOF-kraftsensorer för att känna av förändringar i vägförhållandena i realtid och exakt kontrollera kraftens storlek. Vägförhållandenas komplexitet, variationen i åtgärder och integrationsbegränsningar ställer mycket höga krav på 6 DOF-kraftsensorer. De måste inte bara uppfylla kraven på kraft och moment, utan också vara lätta och tunna. Användare uppgav att de efter undersökning fann att endast SRI M35 ultratunna 6 DOF-kraftsensorer på marknaden kan uppfylla alla dessa krav.
M35-serien omfattar 18 modeller, alla med en tjocklek på mindre än 1 cm, och den minsta är bara 7,5 mm tjock. Vikterna är alla mindre än 0,26 kg, och den lättaste är bara 0,01 kg. Icke-linjäritet och hysteres är 1 %, överhörning mindre än 3 % och de är byggda med stål-på-metallfolie-töjningsmätare. Den utmärkta prestandan hos dessa tunna, lätta och kompakta sensorer kan uppnås tack vare SRI:s 30 års designerfarenhet, som har sitt ursprung i bilsäkerhetskraschdockor och expanderar bortom. Dessa tekniker används nu i forskning och utveckling av intelligenta proteser för att öka säkerheten för fler människor.
Bildkälla: University of Michigans neurobioniklabb, labb för rörelsekontrollsystem
Dessutom är priset för SRI-sensorer mycket konkurrenskraftigt jämfört med andra stora tillverkare av kraftsensorer. Med sin starka tekniska styrka och överkomliga pris har det diskreta SRI-varumärket spridits genom mun till mun och är djupt älskat av de främsta medicinska rehabiliteringsforskningslaboratorierna och robotprotesindustrin. Under de senaste 7 åren har bionik- och biomekanikforskare och ingenjörer från USA, Kina, Kanada, Japan, Italien, Spanien och andra länder använt ultratunna SRI-sensorer för innovativ forskning, publicerat ett stort antal akademiska artiklar och gjort anmärkningsvärda framsteg.
I nästa artikel kommer vi att presentera tillämpningen av SRI M35 ultratunna serier inom medicinsk rehabilitering. Inklusive de senaste forskningsresultaten om intelligenta proteser och intelligenta exoskelett publicerade i Nature och IEEE-konferenstidskrifter. Håll utkik!
Hänvisning:
1. Patientpopulation och andra uppskattningar av proteser och ortoser i USA, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Design och klinisk implementering av ett bioniskt ben med öppen källkod, Alejandro F. Azocar. Nature Biomedical Engineering volym.
3. Design och validering av en momenttät, mycket bakåtdrivbar, motoriserad knä-fotledsortos. Hanqi Zhu, 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)