موتورهای ایستگاه فضایی موجب راحتتر شدن پروتزهای پا و افزایش عمر باتری آنها میشود

پروتز پای جدید طبیعی‌تر حرکت می‌کند و مصرف انرژی کمتری نسبت به سایر طرح‌ها دارد. نکته کلیدی این طرح استفاده از موتورهای کوچک و قدرتمندی است که در ابتدا برای بازوهای رباتیک در ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده شده‌اند. طراحی ساده‌تر موجب حرکت و چرخش راحت زانو می‌شود و هنگام برخورد پا با زمین، باتری شارژ می‌شود. با این ویژگی، پای رباتیک با هر بار شارژ بیش از دو برابر پروتزهای رایج کار می‌کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

موتورهای ایستگاه فضایی موجب راحتتر شدن پروتزهای پا و افزایش عمر باتری آنها میشود

Robert Gregg، استادیار مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه میشیگان و عضو UM Robotics گفت: «پای مصنوعی ما تقریباً نیمی از انرژی مورد نیاز دیگر پاهای رباتیک مدرن را مصرف می‌کند، اما می‌تواند نیروی بیشتری تولید کند». موسسه UM Robotics رهبری این مطالعه را در دانشگاه تگزاس در دالاس بر عهده داشت.

مشکل پروتزهای رایج

با استفاده از پروتزهای معمولی، افراد قطع عضو باید باسن خود را بالا ببرند تا پای مصنوعی را از زمین بلند کرده و به جلو حرکت دهند. این راه رفتن غیر طبیعی بیش از پیاده‌روی معمولی انرژی مصرف می‌کند، باعث فشار و درد اضافی در باسن و کمر می‌شود و در نهایت به مفاصل آسیب می‌رساند. پاهای رباتیک این پتانسیل را دارند که شرایط گام برداشتن بسیار راحت‌تری را فراهم کنند، اما یکی از اشکالات آن سفتی اتصالات است.

Toby Elery، نخستین نویسنده این مطالعه و فارغ‌التحصیل دکترا از دانشگاه تگزاس، گفت: «ما اتصالات خود را طوری طراحی کردیم که تا حد ممکن سازگار و انعطاف پذیر باشد. پای رباتیک ما می‌تواند مانند مفصل انسان عمل کند و حتی شبیه آن واکنش نشان دهد. این با چرخش طبیعی زانو و جذب شوک هنگام تماس با زمین امکان‌پذیر شده است».

موتورهای ایستگاه فضایی موجب راحتتر شدن پروتزهای پا و افزایش عمر باتری آنها میشود

موتورهای پای رباتیک باید در فضایی قرار گیرند که یک اندام معمولی در آن جای می‌گیرد. در گذشته، این به معنای استفاده از موتورهای کوچک بود که به سرعت می‌چرخند و سپس استفاده از یک سری چرخ دنده برای تبدیل چرخش سریع به نیرویی قدرتمندتر بود.

مشکل این است که چرخ دنده‌ها پر سر و صدا و ناکارآمد هستند، وزن اضافی دارند و چرخش اتصالات را سخت‌تر می‌کند. گروه Gregg با ترکیب دوتا از قوی‌ترین موتورهای ایستگاه فضایی، یکی برای زانو و دیگری برای مچ پا، این مشکل را برطرف کرد.

مزایای طرح جدید

استفاده کمتر از چرخ دنده‌ها فواید بسیاری دارد. حذف چرخ دنده‌ها افزون بر چرخش راحت زانو، موجب کاهش سطح سر و صدا از مقیاس جاروبرقی به یخچال شد. همچنین ترمز احیا کننده هنگام برخورد پای مصنوعی به زمین، برخی از شوک‌ها را جذب می‌کند.  Greggگفت: «اگر اتصالات سفت و سخت باشند، نیرو به اندام باقیمانده منتقل می‌شود و این می‌تواند دردناک باشد. در عوض، ما از این نیرو برای شارژ باتری استفاده می‌کنیم». افرادیکه این پروتز را در آزمایشگاه Gregg آزمایش کردند توانستند احساس کنند که این پا به آنها کمک می‌کند تا هنگام راه رفتن، به زمین فشار وارد کنند.

گام بعدی این گروه بهبود الگوریتم‌های کنترلی است که می‌تواند به پا کمک کند تا به طور خودکار روی مسیرهای مختلف با تغییر در سرعت و انتقال بین انواع مختلف فعالیت، تنظیم شود.


بیشتر بخوانیم:

>> زندگی بدون محدودیت: پروتز ها و بریس های Ossur

>> پژوهشگران دید رایانه ای و احتمالات را در هوش مصنوعی برای پای رباتیک ادغام نمودند


منبع: techxplore.com

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *