«Я хочу придбати тензодатчик із 6 ступенями свободи і був вражений низькопрофільними опціями Sunrise». --- експерт з досліджень у галузі реабілітації
Джерело зображення: Лабораторія нейробіоніки Мічиганського університету
З розвитком штучного інтелекту дослідники в Північній Америці та Європі досягли вражаючого прогресу в дослідженнях та розробках медичної реабілітації. Серед них протези зі штучним інтелектом (роботопротези) привернули значну увагу. Одним з ключових компонентів протезів зі штучним інтелектом є блок керування силою. Традиційний протез підтримує користувача фіксованим чином, тому інші кінцівки та частини тіла користувача часто повинні взаємодіяти з жорстким протезом для виконання дії. Це не тільки обмежує здатність рухатися, але й призводить до некоординації рухів. Легко впасти та розвинути вторинні ускладнення, створюючи більше труднощів та викликів для пацієнтів. На відміну від традиційних протезів, роботизовані протези можуть забезпечити користувачам активну, а не пасивну підтримку рівноваги відповідно до змін дорожніх умов та рухів, дозволяючи їм діяти вільніше та значно покращувати якість свого життя.
Джерело зображення: Розробка та клінічне впровадження біонічної ноги з відкритим кодом, Алехандро Ф. Азокар. Том Nature Biomedical Engineering.
Згідно зі статистикою, у США налічується щонайменше 300 000 людей з ампутованими кінцівками. У Китаї налічується 24,12 мільйона людей з обмеженими фізичними можливостями, з яких 2,26 мільйона – ампутовані, і лише 39,8% отримали протези. Статистика за останні два роки показує, що в Китаї середньорічна кількість нових ампутацій становить близько 200 000 через дорожньо-транспортні пригоди, нещасні випадки на виробництві, нещасні випадки на гірничих підприємствах та хвороби. Кількість ампутацій через діабет швидко зростає. Протези кінцівок також потребують заміни з віком. Крім того, пацієнти з м’язовою слабкістю, м’язовою атрофією або геміплегією також потребують медичних засобів, таких як екзоскелети, щоб допомогти їм знову стояти або рухатися. Тому більш ефективні та надійні «розумні» протези та «розумні» екзоскелети мають великий ринковий попит та соціальне значення.
Джерело зображення: Лабораторія систем керування локомотивами Техаського університету в Далласі
Для реалізації контролю сили в інтелектуальних протезах необхідні датчики сили з 6 ступенями свободи, які дозволять в режимі реального часу відчувати зміни дорожніх умов і точно контролювати величину сили. Складність дорожніх умов, мінливість дій та обмеження інтеграції висувають дуже високі вимоги до датчиків сили з 6 ступенями свободи. Вони повинні не лише відповідати вимогам діапазону сили та моменту, але й бути легкими та тонкими. Користувачі зазначили, що після дослідження вони виявили, що на ринку лише надтонкі датчики сили серії SRI M35 з 6 ступенями свободи можуть відповідати всім цим вимогам.
Серія M35 включає 18 моделей, усі з яких мають товщину менше 1 см, а найменша — лише 7,5 мм. Вага всіх моделей становить менше 0,26 кг, а найлегша — лише 0,01 кг. Нелінійність та гістерезис становлять 1%, перехресні перешкоди — менше 3%, а тензодатчики виготовлені з використанням технології металевої фольги, що використовує технологію тензодатчиків. Відмінна продуктивність цих тонких, легких та компактних датчиків досягається завдяки 30-річному досвіду SRI в галузі проектування, що бере свій початок від автомобільних манекенів для аварійного контролю та розширюється за їх межі. Ці технології зараз використовуються в дослідженнях та розробках інтелектуальних протезів для забезпечення безпеки більшої кількості людей.
Джерело зображення: Лабораторія нейробіоніки Мічиганського університету, лабораторія систем управління рухомим апаратом
Крім того, ціна на датчики SRI дуже конкурентоспроможна порівняно з цінами інших великих виробників датчиків сили. Завдяки своїй високій технічній потужності та доступній ціні, бренд SRI з низьким рівнем популярності поширюється з уст в уста та користується великою популярністю у провідних дослідницьких лабораторіях медичної реабілітації та індустрії робототехнічного протезування. За останні 7 років дослідники та інженери з біоніки та біомеханіки зі Сполучених Штатів, Китаю, Канади, Японії, Італії, Іспанії та інших країн використовували надтонкі датчики SRI для інноваційних досліджень, опублікували велику кількість наукових робіт та досягли значного прогресу.
У наступній статті ми представимо застосування надтонкої серії SRI M35 у сфері медичної реабілітації. Включаючи останні результати досліджень інтелектуальних протезів та інтелектуальних екзоскелетів, опубліковані в журналах Nature та конференцій IEEE. Слідкуйте за оновленнями!
Посилання:
1. Кількість пацієнтів та інші оцінки щодо протезування та ортопедичних виробів у США, Моріс А. Леблан, магістр наук, сертифікований лікар
2. Розробка та клінічне впровадження біонічної ноги з відкритим кодом, Алехандро Ф. Азокар. Том Nature Biomedical Engineering.
3. Розробка та перевірка колінно-гомілковостопного ортезу з високою щільністю крутного моменту та зворотним рухом. Ханьці Чжу, Міжнародна конференція IEEE з робототехніки та автоматизації (ICRA), 2017 р.