من به دنبال خرید یک لودسل 6 DOF هستم و تحت تاثیر گزینه های کم مشخصات Sunrise قرار گرفتم.”----یک کارشناس تحقیقات توانبخشی
منبع تصویر: آزمایشگاه نوروبیونیک دانشگاه میشیگان
با ظهور هوش مصنوعی، محققان در آمریکای شمالی و اروپا پیشرفت چشمگیری در تحقیق و توسعه توانبخشی پزشکی داشته اند.در این میان، پروتزهای با هوش مصنوعی (پروتزهای رباتی) توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.یکی از اجزای کلیدی پروتزهای هوش مصنوعی واحد کنترل نیرو است.پروتز سنتی به صورت ثابت از کاربر پشتیبانی می کند، بنابراین سایر اندام ها و اعضای بدن کاربر اغلب برای تکمیل عمل نیاز به همکاری با پروتز سفت دارند.نه تنها توانایی حرکت محدود است، بلکه حرکت نیز ناهماهنگ است.افتادن و ایجاد عوارض ثانویه آسان است و مشکلات و چالش های بیشتری را برای بیماران ایجاد می کند.متفاوت از پروتزهای سنتی، پروتزهای رباتیک می توانند با توجه به تغییرات شرایط جاده و حرکات، پشتیبانی تعادلی فعال به جای غیرفعال را برای کاربران فراهم کنند و به آنها اجازه می دهد آزادانه تر عمل کنند و کیفیت زندگی خود را تا حد زیادی بهبود بخشند.
منبع تصویر: طراحی و اجرای بالینی یک پای بیونیک منبع باز، الخاندرو اف. آزوکار.جلد مهندسی زیست پزشکی طبیعت.
طبق آمار، حداقل 300000 قطع عضو در ایالات متحده وجود دارد.در چین 24.12 میلیون معلول جسمی وجود دارد که از این تعداد 2.26 میلیون نفر قطع عضو هستند و تنها 39.8 درصد از آنها پروتز نصب شده است.آمارها در دو سال گذشته نشان می دهد که در چین میانگین سالانه تعداد قطع عضوهای جدید حدود 200000 نفر به دلیل حوادث رانندگی، حوادث صنعتی، حوادث معدن و بیماری ها است.تعداد قطع عضوهای ناشی از دیابت به سرعت در حال افزایش است.اندام های مصنوعی نیز با افزایش سن نیاز به تعویض دارند.علاوه بر این، بیماران مبتلا به ضعف عضلانی، آتروفی عضلانی یا همی پلژی نیز به کمک های پزشکی مانند اسکلت بیرونی برای کمک به ایستادن یا حرکت مجدد نیاز دارند.بنابراین، پروتزهای هوشمند کارآمدتر و قابل اعتمادتر و اسکلت بیرونی هوشمند، تقاضای بازار و اهمیت اجتماعی زیادی دارند.
منبع تصویر: آزمایشگاه سیستم های کنترل حرکتی UT Dallas
برای تحقق کنترل نیرو در پروتزهای هوشمند، به 6 حسگر نیروی DOF نیاز است تا تغییرات شرایط جاده را در زمان واقعی حس کرده و میزان نیرو را دقیقاً کنترل کند.پیچیدگی شرایط جاده، تنوع اقدامات و محدودیت‌های یکپارچه‌سازی، الزامات بسیار بالایی را برای 6 سنسور نیروی DOF ایجاد می‌کند.نه تنها باید نیازهای برد نیرو و ممان را برآورده کند، بلکه باید سبک و نازک باشد.کاربران گفتند که پس از بررسی، متوجه شدند که در بازار، تنها سنسورهای نیروی فوق نازک سری 6 DOF SRI M35 می توانند همه این الزامات را برآورده کنند.
سری M35 شامل 18 مدل است که ضخامت همه آنها کمتر از 1 سانتی متر است و کوچکترین آنها تنها 7.5 میلی متر ضخامت دارد.وزن ها همه کمتر از 0.26 کیلوگرم هستند و سبک ترین آنها فقط 0.01 کیلوگرم است.غیر خطی بودن و هیسترزیس 1٪، تداخل کمتر از 3٪ است و با تکنولوژی کرنش سنج فویل فلزی ساخته شده است.عملکرد عالی این حسگرهای نازک، سبک و فشرده را می توان به دلیل 30 سال تجربه طراحی SRI، که از ساختگی تصادف ایمنی خودرو سرچشمه گرفته و فراتر از آن گسترش یافته است، به دست آورد.این فناوری‌ها در حال حاضر در تحقیق و توسعه پروتزهای هوشمند استفاده می‌شوند تا ایمنی افراد بیشتری را همراهی کنند.
منبع تصویر: آزمایشگاه نوروبیونیک دانشگاه میشیگان، آزمایشگاه سیستم های کنترل حرکتی
علاوه بر این، قیمت سنسورهای SRI در مقایسه با سایر تولیدکنندگان بزرگ سنسور نیرو بسیار رقابتی است.با قدرت فنی قوی و قیمت مقرون به صرفه، نام تجاری ساده SRI به صورت دهان به دهان منتشر شده است و عمیقاً مورد علاقه برترین آزمایشگاه های تحقیقاتی توانبخشی پزشکی و صنعت پروتزهای روباتیک قرار گرفته است.در 7 سال گذشته، محققان و مهندسان بیونیک و بیومکانیک از ایالات متحده، چین، کانادا، ژاپن، ایتالیا، اسپانیا و سایر کشورها از حسگرهای فوق نازک SRI برای تحقیقات نوآورانه استفاده کرده اند، تعداد زیادی مقاله دانشگاهی منتشر کرده اند و به دستاوردهای قابل توجهی دست یافته اند. پیش رفتن.
در مقاله بعدی به معرفی کاربرد سری فوق نازک SRI M35 در زمینه توانبخشی پزشکی می پردازیم.از جمله آخرین نتایج تحقیقاتی در مورد پروتزهای هوشمند و اسکلت بیرونی هوشمند منتشر شده در مجلات کنفرانس Nature و IEEE.گوش به زنگ باشید!
ارجاع:
1. جمعیت بیماران و سایر برآوردهای پروتز و ارتز در ایالات متحده آمریکا، موریس A. LeBlanc، MS، CP
2. طراحی و اجرای بالینی یک پای بیونیک منبع باز، الخاندرو اف. آزوکار.جلد مهندسی زیست پزشکی طبیعت.
3. طراحی و اعتبارسنجی یک ارتز زانو-مچ پا با گشتاور متراکم و با قابلیت پشتی بالا.Hanqi Zhu، کنفرانس بین‌المللی IEEE در رباتیک و اتوماسیون (ICRA) 2017