Έρευνα και ανάπτυξη στα προσθετικά μέλη: ένας κλάδος με μεγάλη κινητικότητα
Τα τεχνητά μέλη, ως προϊόν προηγμένης τεχνολογίας, εμβιομηχανικής και ρομποτικής, τραβούν την προσοχή πολλών ερευνητών και φοιτητών που κάνουν ερευνητικές εργασίες, με αποτέλεσμα κάθε χρόνο να παρουσιάζονται πολλές ευφάνταστες ιδέες. Από αυτές, πολλές αποδεικνύονται ανεφάρμοστες σε επίπεδο μαζικής παραγωγής (μπορεί να είναι πολύ σύνθετες ή να ανεβάζουν το κόστος του τεχνητού μέλους σε απαγορευτικό επίπεδο, ή απλά να μην προσφέρουν κάποιο πραγματικά χρήσιμο όφελος), κάποιες δίνουν έναυσμα για περισσότερη διερεύνηση με σκοπό να χρησιμοποιηθούν, και κάποιες όντως ενσωματώνονται στα προσθετικά πόδια που μπορεί κανείς να προμηθευτεί.
Στην Rehabline βρίσκουμε την παρακολούθηση όλων αυτών των πειραμάτων και ερευνητικών προσπαθειών, που προστίθενται στην στοχευμένη έρευνα & ανάπτυξη των μεγάλων εταιρειών του κλάδου, εξαιρετικά ενδιαφέρουσα. Το πλήθος ερευνών, μελετών και πειραμάτων αποδεικνύει ότι η προσθετική είναι ένας τεχνολογικός κλάδος με μέλλον και ότι μπορούμε να συνεχίσουμε να αναμένουμε διαρκείς βελτιώσεις αλλά και ριζοσπαστικές καινοτομίες, όπως έχει γίνει ως τώρα.
Από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό στα προσθετικά πόδια
Η πιο πρόσθετη πανεπιστημιακή έρευνα που τράβηξε την προσοχή μας είναι ένα project του University of Texas στο Dallas.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε για το πρωτότυπο προσθετικό της πόδι έναν μικρό αλλά πολύ ισχυρό κινητήρα, σχεδιασμένο αρχικά για ένα ρομποτικό χέρι που χρησιμοποιείται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Το πρωτότυπο περιλαμβάνει μπαταρία που επαναφορτίζεται από την ενέργεια που παράγεται όποτε το πόδι αγγίζει το έδαφος. Έτσι, με την φόρτιση ενός συνηθισμένου προσθετικού ποδιού, ο χρήστης μπορεί να βαδίσει δυο φορές περισσότερο.
“Το προσθετικό μας πόδι καταναλώνει περίπου τη μισή μπαταρία από ένα υψηλής τεχνολογίας ρομποτικό πόδι, κι όμως παράγει περισσότερη δύναμη” λέει ο Robert Gregg, αναπληρωτής καθηγητής ηλεκτρολόγων και ηλεκτρονικών μηχανικών στο University of Michigan και μέλος του U-M Robotics Institute, ο οποίος καθοδήγησε το έργο όσο ακόμη δίδασκε στο University of Texas.
Τα απλά, μηχανικά προσθετικά πόδια απαιτούν από τον χρήστη να σηκώσει τον γοφό ώστε να ανασηκώσει το πόδι από το έδαφος και να το σπρώξει προς τα εμπρός. Η κίνηση αυτή απαιτεί ενέργεια και κουράζει τη μέση, τους γοφούς και τις αρθρώσεις. Τα ρομποτικά προσθετικά πόδια πόδια παρέχουν πολύ πιο φυσικό βηματισμό, αλλά ένα από τα μειονεκτήματά τους είναι ότι είναι σκληρά στην άρθρωση.
“Σχεδιάσαμε τις αρθρώσεις του ρομποτικού μας ποδιού ώστε να είναι όσο γίνεται πιο εύκαμπτες” εξηγεί ο Toby Elery, διδακτορικός φοιτητής και πρώτος συντάκτης ενός επιστημονικού άρθρου για το πρωτότυπο προσθετικό πόδι. “Το ρομποτικό μας πόδι μπορεί να αντιδρά όπως μια ανθρώπινη άρθρωση, επιτρέποντας στο γόνατο να κινείται ελεύθερα και στο πόδι να απορροφά τους κραδασμούς όταν ακουμπά το έδαφος.”
Οι κινητήρες των προσθετικών ποδιών πρέπει να χωρούν στον μικρό χώρο που θα καταλάμβανε ένα βιολογικό πόδι. Αυτό σημαίνει ότι μόνο μικροί κινητήρες πολλών στροφών μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Στη συνέχεια με γρανάζια οι στροφές αυτές μετατρέπονται σε μεγαλύτερη δύναμη. Ωστόσο, τα γρανάζια μπορεί να είναι θορυβώδη, αναποτελεσματικά, να προσθέτουν βάρος και να περιορίζουν τη δυνατότητα κίνησης στην άρθρωση του γονάτου.
Η ομάδα του Gregg αντιμετώπισε το πρόβλημα αυτό ενσωματώνοντας στο πόδι δύο μικρούς κινητήρες φτιαγμένους για τις ανάγκες του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, έναν στο γόνατο κι έναν στον αστράγαλο.
Οι μικροί αυτοί κινητήρες όχι μόνο περιόρισαν δραστικά τον αριθμό των γραναζιών και τον θόρυβο του πρωτοτύπου, αλλά επίσης επιτρέπουν την απορρόφηση των κραδασμών κατά την βάδιση.
“Όταν οι αρθρώσεις είναι σκληρές και άκαμπτες, η δύναμη μεταφέρεται στο υγιές πόδι και αυτό το κουράζει. Εμείς βρήκαμε τρόπο την δύναμη αυτή να την χρησιμοποιούμε για να επαναφορτίζουμε την μπαταρία του τεχνητού μέλους”, λέει ο Gregg.
Όσοι χρησιμοποίησαν το πρωτότυπο προσθετικό πόδι πειραματικά, λένε πως το νιώθουν να υποβοηθά την κίνησή τους. Κάποιοι ανέφεραν πως αισθάνονται τους μύες στους γοφούς και στην μέση τους να εργάζονται λιγότερο, σε σχέση με το κανονικό προσθετικό τους πόδι.
Η ομάδα συνεχίζει την έρευνα. Οι επόμενοι στόχοι της είναι να βελτιώσει τον αλγόριθμο ελέγχου του ποδιού, ώστε το πόδι να προσαρμόζεται αυτόματα σε διαφορετικά εδάφη, σε αλλαγές ρυθμού βάδισης και σε διαφορετικές δραστηριότητες του χρήστη.
«Διαστημικά» προσθετικά πόδια; Με την εξέλιξη των βιονικών τεχνητών κάτω άκρων, σίγουρα θα τα δούμε να αξιοποιούν και την διαστημική τεχνολογία…
ΠΗΓΗ: MedGadget
