“Es vēlos iegādāties 6 DOF slodzes šūnu, un mani pārsteidza Sunrise zemā profila iespējas.”----rehabilitācijas pētījumu eksperts
Attēla avots: Mičiganas Universitātes neirobionikas laboratorija
Līdz ar mākslīgā intelekta pieaugumu, pētnieki Ziemeļamerikā un Eiropā ir panākuši iespaidīgu progresu medicīniskās rehabilitācijas pētniecībā un attīstībā.To vidū lielu uzmanību ir piesaistījušas mākslīgi inteliģentās protēzes (robotu protēzes).Viena no galvenajām mākslīgā intelekta protēžu sastāvdaļām ir spēka vadības bloks.Tradicionālā protēze atbalsta lietotāju fiksētā veidā, tāpēc citām lietotāja ekstremitātēm un ķermeņa daļām bieži ir jāsadarbojas ar cieto protēzi, lai pabeigtu darbību.Ne tikai spēja kustēties ir ierobežota, bet arī kustība ir nesaskaņota.Ir viegli nokrist un attīstīties sekundāras komplikācijas, radot pacientiem vairāk grūtību un izaicinājumu.Atšķirībā no tradicionālās protezēšanas, robotu protezēšana var nodrošināt lietotājiem aktīvu, nevis pasīvu līdzsvara atbalstu atbilstoši ceļa apstākļu un kustību izmaiņām, ļaujot viņiem darboties brīvāk un ievērojami uzlabot dzīves kvalitāti.
Attēla avots: Alejandro F. Azocar, atvērtā koda bioniskās kājas dizains un klīniskā ieviešana.Dabas Biomedicīnas inženierijas apjoms.
Saskaņā ar statistiku, ASV ir vismaz 300 000 amputēto.Ķīnā ir 24,12 miljoni cilvēku ar fiziskiem traucējumiem, no kuriem 2,26 miljoni ir amputēti, un tikai 39,8% ir aprīkoti ar protezēšanu.Pēdējo divu gadu statistika liecina, ka Ķīnā vidējais ikgadējais jaunu amputāciju skaits ir aptuveni 200 000 ceļu satiksmes negadījumu, rūpniecisko avāriju, kalnrūpniecības avāriju un slimību dēļ.Cukura diabēta izraisīto amputāciju skaits strauji pieaug.Novecojot, ir jānomaina arī ekstremitāšu protezēšana.Turklāt pacientiem ar muskuļu vājumu, muskuļu atrofiju vai hemiplēģiju ir nepieciešami arī medicīniskie palīglīdzekļi, piemēram, eksoskeleti, lai palīdzētu viņiem atkal piecelties vai kustēties.Tāpēc efektīvākām un uzticamākām viedajām protēzēm un viedajiem eksoskeletoniem ir liels tirgus pieprasījums un sociāla nozīme.
Attēla avots: UT Dallas lokomotoru vadības sistēmu laboratorija
Lai realizētu viedās protezēšanas spēka kontroli, ir nepieciešami 6 DOF spēka sensori, kas reāllaikā uztver ceļa apstākļu izmaiņas un precīzi kontrolētu spēka lielumu.Ceļa apstākļu sarežģītība, darbību mainīgums un integrācijas ierobežojumi izvirza ļoti augstas prasības 6 DOF spēka sensoriem.Tam ne tikai jāatbilst spēka un momenta diapazona prasībām, bet arī jābūt vieglam un plānam.Lietotāji teica, ka pēc izmeklēšanas viņi atklāja, ka tirgū tikai SRI M35 īpaši plānie 6. sērijas DOF spēka sensori var atbilst visām šīm prasībām.
M35 sērijā ir 18 modeļi, no kuriem visi ir mazāki par 1 cm, bet mazākais ir tikai 7,5 mm biezs.Visi svari ir mazāki par 0,26 kg, un vieglākais ir tikai 0,01 kg.Nelinearitāte un histerēze ir 1%, šķērsruna ir mazāka par 3%, un tie ir veidoti, izmantojot metāla folijas deformācijas mērīšanas tehnoloģiju.Šo plāno, vieglo un kompakto sensoru izcilo veiktspēju var sasniegt, pateicoties SRI 30 gadu projektēšanas pieredzei, kas radusies no automobiļu drošības avārijas manekena un paplašinās arī tālāk.Šīs tehnoloģijas tagad tiek izmantotas viedo protezēšanas pētniecībā un attīstībā, lai nodrošinātu vairāk cilvēku drošību.
Attēla avots: Mičiganas Universitātes neirobionikas laboratorija, kustību vadības sistēmu laboratorija
Turklāt SRI sensoru cena ir ļoti konkurētspējīga salīdzinājumā ar citu lielāko spēka sensoru ražotāju cenām.Pateicoties tā spēcīgajam tehniskajam spēkam un pieejamām cenām, maznozīmīgais SRI zīmols ir izplatīts no mutes mutē, un to ļoti mīl labākās medicīniskās rehabilitācijas pētniecības laboratorijas un robotu protezēšanas nozare.Pēdējo 7 gadu laikā bionikas un biomehānikas pētnieki un inženieri no Amerikas Savienotajām Valstīm, Ķīnas, Kanādas, Japānas, Itālijas, Spānijas un citām valstīm ir izmantojuši SRI īpaši plānus sensorus inovatīviem pētījumiem, publicējuši lielu skaitu akadēmisku darbu un sasnieguši ievērojamus rezultātus. progresu.
Nākamajā rakstā iepazīstināsim ar SRI M35 īpaši plānās sērijas pielietojumu medicīniskās rehabilitācijas jomā.Tostarp jaunākie viedo protezēšanas un viedo eksoskeletu pētījumu rezultāti, kas publicēti Nature un IEEE konferenču žurnālos.Sekojiet līdzi!
Atsauce:
1. Pacientu skaits un citi protezēšanas un ortozes aprēķini ASV, Moriss A. Leblāns, MS, CP
2. Atvērtā koda bioniskās kājas dizains un klīniskā ieviešana, Alejandro F. Azocar.Dabas Biomedicīnas inženierijas apjoms.
3. Ceļa-potītes ortozes projektēšana un apstiprināšana ar augstu griezes momentu.Hanqi Zhu, 2017. gada IEEE starptautiskā robotikas un automatizācijas konference (ICRA)