Пятнадцать миллионов человек во всем мире живут с травмами спинного мозга, которые ограничивают их повседневную жизнь, но технологии открывают новые пути к независимости.
Группа инженеров из Университета Беркли разработала устройство, которое может радикально изменить жизнь тех, кто пострадал травмы позвоночника: Называется Назад Grasper и использует роботизированные пальцы, расположенные на тыльной стороне руки, для восстановления способности захватывать большие и тяжелые предметы.
Новый взгляд на травмы спинного мозга
Повреждения спинного мозга на уровне шейных позвонков С5 и С7 могут иметь разрушительные последствия для mobilità верхних конечностей. Потеря способности произвольно сгибать пальцы и запястье особенно затрудняет захват больших или тяжелых предметов. Инженеры исследовательской группы Воплощенная ловкость они решили решить эту проблему, применив совершенно инновационный подход.
Их устройство не пытается имитировать естественный захват руки, а вместо этого использует совершенно новый способ взаимодействия с объектами. Этот выбор дизайна оказался особенно эффективным, как показано в исследовании. недавно опубликовано в журнале IEEE Transactions по нейронным системам и реабилитационной инженерии.
Ключ к успеху заключается в способности устройства использовать остаточную функциональность пациентов с повреждениями спинного мозга, в частности разгибание запястья, которое часто остается нетронутым.
Взаимодействие человека и робота для эффективного захвата
Одной из самых интересных особенностей дорсального хватателя является концепция совместный захват. Как объясняет доцент Ханна Стюарт, устройство было разработано для работы в синергии, как уже упоминалось, с остаточными возможностями пациента:
Люди с тетраплегией часто сохраняют способность разгибать запястье назад, но не могут сгибать его вперед. Мы хотели усилить эту способность, разрешив захват, но таким образом, чтобы человек принимал активное участие в жесте.
Роботизированные пальцы, расположенные на тыльной стороне кисти, создают систему, которая не мешает остаточным естественным движениям. Такой подход позволяет избежать конфликтов, типичных для роботизированных устройств, которые надеваются на пальцы пациента, когда между намерениями человека и намерениями робота часто возникает «конфликтное» напряжение.
Расширение пространства захвата при травмах спинного мозга
Аспирант Эндрю Макферсон, который внес вклад в разработку устройства, подчеркнул еще одно существенное преимущество дорсального захвата. Для людей, пользующихся инвалидной коляской, Может быть трудно дотянуться до поверхностей, например, столешниц или холодильников, чтобы схватить предметы, из-за массивности ножек стула.
Уникальная конфигурация устройства позволяет хватать предметы практически в любом месте, куда дотягивается рука, без необходимости поворачивать тело (движение, которое может нарушить равновесие в инвалидной коляске). Эта функция значительно расширяет рабочее пространство доступны пользователю.
Интуитивное управление и быстрая реакция
Постдокторант-исследователь Джунгпё Ли Он подчеркнул, что лабораторные испытания продемонстрировали исключительную интуитивность управления устройством. Возможность использования разгибания запястья, движения, которое пациенты используют ежедневно, делает операцию естественной и немедленной.
Человек является активным партнером, управляющим движением пальцев и запястья робота. Если силы роботизированного пальца недостаточно для захвата тяжелого предмета, человек может еще больше вытянуть запястье и увеличить силу захвата.
Такое прямое взаимодействие между пользователем и устройством также обеспечивает более быструю реакцию, чем полностью роботизированные системы, особенно при освобождении объектов.
Будущее дорсального хватателя
Команда уже работает над версией устройства, специально предназначенной для домашнего использования. Эта новая модель будет полностью автономной, с двигателями и батареями, встроенными в запястье. Основная задача — сделать его достаточно прочным, чтобы выдерживать повседневное использование, которое менее предсказуемо, чем контролируемая среда лаборатории.
Подход команды Беркли к проектированию вспомогательных устройств демонстрирует важность учета не только технической функциональности, но и практического удобства использования и социальной приемлемости. Как отметил Макферсон, успех вспомогательного устройства зависит не только от его технической эффективности, но и от его способности естественным образом интегрироваться в повседневную жизнь пользователя.
