Версия для слабовидящих
Как наделить роботизированные протезы чувствительностью? Печать Email
Новости науки
15.11.2013
Десятки исследовательских групп по всему миру работают над созданием «умных» протезов, которые могли бы облегчить жизнь людей с ампутированными конечностями. Успехов на этом поприще добилась команда профессора машиностроения Майкла Гольдфарба (Michael Goldfarb) из Университета Вандербильта (США).

Профессор Майкл Гольдфарб (здесь и ниже изображения Университета Вандербильта).


Группа г-на Гольдфарба спроектировала высокотехнологичный протез ноги, который способен имитировать полную функциональность здоровой конечности в том, что касается свободы движений. Изделие оснащено электрическими моторами, заменяющими мышцы, блоком аккумуляторных батарей для подачи необходимой энергии и микроконтроллером, берущим на себя утерянные функции центральной нервной системы.

Кроме того, протез наделён набором сенсоров. Датчики определяют углы сгибания коленного и голеностопного суставов, силу давления на искусственную стопу, скорость и направление движения и пр.


Команда профессора Гольдфарба называет пять ключевых характеристик роботизированных протезов, которые позволят максимально приблизить их по возможностям к человеческим конечностям.

1. Электроприводы

Для обеспечения точной и быстрой реакции потребуются современные электромоторы с высокой эффективностью работы. Предлагается применять бесщёточные электродвигатели с компьютерным управлением для регулировки усилия в разных сочленениях. Бесщёточные моторы смогут обеспечить удельную мощность до 200 Вт/кг, что сравнимо с показателем скелетных мышц (250 Вт/кг).

2. Источник питания

Питание для электромоторов должны обеспечивать аккумуляторы, удовлетворяющие таким требованиям, как высокая плотность хранения энергии и относительно небольшой вес. На эту роль подойдут литий-ионные батареи последнего поколения.

3. Сенсоры

Как уже отмечалось, протез ноги, созданный командой Майкла Гольдфарба, использует множество разных датчиков. Речь идёт о применении микроэлектромеханических систем (МЭМС) — устройств, объединяющих микроэлектронные и микромеханические компоненты. Они, в частности, оснащены гироскопом и акселерометром. Такие чипы имеют площадь всего около 2 мм² и практически не потребляют энергии. Между тем они обеспечивают необходимую точность для сохранения равновесия и координации в пространстве.

4. Микроконтроллер

Разумеется, для управления электроникой и электрическими приводами потребуется бортовой микрокомпьютер. При этом, как отмечают исследователи, немаловажную роль в работе всей системы сыграет интеллектуальное программное обеспечение, способное адаптироваться под текущую ситуацию, нагрузку и окружающие условия.

5. Невральная интеграция

В перспективе учёные намерены обеспечить протезы чувствительностью. Здесь выделяются два направления работ: интеграция массива электродов в кору головного мозга и передача импульсов через уцелевшие нервные окончания в ампутированной конечности. Теоретически подобная система позволит человеку воспринимать окружающий мир через робопротез и обеспечит возможность мысленного управления искусственной ногой или рукой.

Строение роботизированного протеза ноги (иллюстрация H. McDonald / Science Translational Medicine).


Увы, признают исследователи, реализация чувствительности в протезах станет возможна в лучшем случае через 5–10 лет. Ну а пока команда г-на Гольдфарба намерена вывести на рынок свою текущую разработку — протез, имитирующий моторику ноги.

Подготовлено по материалам Txchnologist.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/tehnika/robotics/10010086/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта