Lubicie odgrzewane kotlety? To dobrze, ja też. Czas więc przyjrzeć się egzoszkieletom oraz ich perspektywom w Polsce. Choć egzoszkielety kojarzą się nam przede wszystkim z filmami fantastycznymi, dawno już przestały być fikcją. Mimo że nie kupimy ich jeszcze w sklepie, a myślimy o nich przede wszystkim jako o militarnych mechach zwiększających siłę i odporność człowieka, mogą też mieć zastosowanie w… medycynie! Udowadnia to młody polski naukowiec z Gliwic.
foto / internet
Egzoszkielety to w science fiction już klasyka. Widzieliśmy je w takich kinowych produkcjach jak Obcy: Decydujące starcie, Matrix: Revolucje, Avatar czy Disctrict 9. O grach komputerowych nawet nie wspominam. Mało tego, wyobraźnia stała się rzeczywistością i dziś na własne oczy możemy zobaczyć podobne urządzenia, choc na pewno jeszcze nie tak zaawansowane jak w filmach.
No dobra, ale czym właściwie jest egzoszkielet wspomagany? To tzw. sztuczny egzoszkielet lub pancerz wspomagany – mocowana na zewnątrz ciała powłoka, której celem jest wzmocnienie siły mięśni użytkownika. Egzoszkielet może wzmacniać wszystkie partie mięśni lub tylko niektóre (np. sztuczne ramię).
Kilka lat temu furorę w sieci zrobił HULC – Human Universal Load Carrier:
Poruszanie się w egzoszkielecie zależy od kilku czynników (właściwego dopasowania egzoszkieletu, odpowiedniego oprogramowania komputera sterującego, możliwości sterowania nim osoby z niego korzystającej). Za ruch urządzenia odpowiedzialny jest zazwyczaj system siłowników elektrycznych, pneumatycznych lub hydraulicznych (rzadko przekładni mechanicznych)mocowanych w jednolitej osłonie (kombinezonie).
Aktywne egzoszkielety są zasilane przy pomocy różnego rodzaju silników lub energią z akumulatorów. Ruch jest nadzorowany zazwyczaj poprzez sterownik w postaci komputera. Dodatkowo mogą występować czujniki żyroskopowe (informujące system o stanie równowagi w jakim znajduje się dana osoba i wprowadzające do systemu ewentualne korekty mające na celu przywrócenie równowagi).
Nieco mniej mówi się o egzoszkieletach w kontekście medycyny niż w kontekście militarnym. A czemu niby nie można by było tego połączyć? Okazuje się, że wojskowe technologie mogą mieć doskonałe zastosowanie w rehabilitacji osób ze schorzeniami ortopedycznymi i neurologicznymi. W tym właśnie kierunku poszedł Michał Mikulski, doktorant na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej.
Historia romansu Polaka z nowoczesną techniką rozpoczęła się na dobre przy pracy magisterskiej, w ramach której Mikulski wykonał egzoszkielet ramienia wspierający leczenie osób niepełnosprawnych. Prototyp zdobył szerokie uznanie – zdobył m. in. główną nagrodę w konkursie Polskiej Agencji Rozwoju Przedsiębiorczości „Akademicki Mistrz Innowacyjności”, złoty medal targów wynalazków Brussels Innova, a także brązowy medal moskiewskiego salonu wynalazków.
foto / antyweb
Technika w służbie człowiekowi. Ramie wspomagane. To teraźniejszość, nie odległa przyszłość.
Ktoś jednak zaraz zawoła, że młody Polak wyważa otwarte drzwi, wszak takie konstrukcje już istnieją – ba, nie tylko jako prototypy, ale już jako rynkowe produkcje…
To nie nowość. Konstrukcje tego typu są już dostępne w USA czy Japonii. Polski egzoszkielet będzie miał jednak kilka unikalnych cech: – Będzie nie tylko umożliwiał sterowanie siłowe, ale także wykrywał elektryczną aktywność mięśni – zapewnia twórca. Wszystko to dzięki elektrodom, które będą podpięte do osłabionych mięśni człowieka. – Będziemy w stanie odczytać nawet ledwo wyczuwalny sygnał elektryczny, występujący w mięśniach osoby niepełnosprawnej i wzmocnić go na tyle, by mogła ona ruszyć ręką czy nogą za pomocą robota. Odpowiedni mikroprocesor połączony z systemami wykrywania ruchu znajdzie się na samym urządzeniu, dlatego nie będzie potrzebny żaden komputer zewnętrzny. Jednak dzięki radiowemu łączu lekarz, będzie mógł podglądać stan pacjenta na komputerze i kontrolować pracę jego mięśni.
Obecnie na świecie (głównie w USA i Japonii) trwają prace nad różnymi wersjami egzoszkieletów, jednak głównie z założeniem wykorzystania w celach wojskowych – dla poprawienia zdolności bojowych żołnierza na polu walki.
Sterowanie egzoszkieletem odbywać się może na 4 sposoby:
- Sterowanie mechaniczne – osoba jest częściowo sprawna i ma możliwość kontrolowania egzoszkieletu manualnie np. rękami za pomocą joysticka.
- Sterowanie głosem – osoba nie ma możliwości ruchowych, ma jednak możliwość wypowiadania komend głosowych, które są przesyłane poprzez mikrofon do komputera, a w nim odpowiednio interpretowane na odpowiadającą danemu zwrotowi funkcję egzoszkieletu (czynność), po czym z komputera wysyłana jest do sterownika egzoszkieletu odpowiednia seria instrukcji do wykonania (zadziałania odpowiednich siłowników) – np. odpowiadających czynności podnieś rękę, wstań, idź itp.
- Sterowanie czujnikami naskórnymi lub podskórnymi (implantami) – metoda polegająca na założeniu pacjentowi serii implantów, które wzmacniając impulsy nerwowe, odczytują na ich podstawie intencje ruchowe osoby, a następnie przekazują te „intencje” (wzmocnione impulsy) do komputera sterującego. W przypadku tej metody wymagana jest częściowa sprawność układu nerwowego.
- Sterowanie egzoszkieletem mogłoby się odbywać bezpośrednio z użyciem sygnałów bioelektrycznych z ośrodkowego układu nerwowego – po podłączeniu do głowy użytkownika egzoszkieletu zestawu elektrod interfejsu mózg-komputer sygnały odzwierciedlające zamiar ruchu byłyby przekazywane do sterownika egzoszkieletu, który na tej podstawie uruchamiałby odpowiednie funkcje egzoszkieletu. Mogłoby to umożliwić wykorzystanie egzoszkieletu osobom po uszkodzeniach rdzenia kręgowego, ale z zachowanymi funkcjami kory ruchowej mózgu oraz funkcjami poznawczymi umożliwiającymi bezpieczne (dla nich i otoczenia) korzystanie z egzoszkieletu. Badania nad tym rozwiązaniem prowadzone są w ramach zakończonego projektu MINDWALKER i kolejnych.
Źródło:
Użytkownik ✪Critter edytował ten post 17.07.2015 - 12:42
