پای مصنوعی منفعل دانشگاه MIT

در این مقاله از مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی به معرفی پای مصنوعی دانشگاه MIT می‌پردازیم. این پای مصنوعی با هدف ساخت یک عضو مصنوعی شخصی سازی شده برای کاربر، ارزان و در عین حال مقاوم طراحی شده است. برای آشنایی بیشتر با exos.ir‌ همراه باشید.

معرفی پای مصنوعی منفعل MIT

با پیشرفت دانش رباتیک شاهد معرفی اعضای مصنوعی بیونیک و هوشمند بوده‌ایم. هدف از ساخت این اعضای مصنوعی فراهم کردن امکان راه رفتن به شکل طبیعی است. اما فناوری‌های بیونیک و اعضای مصنوعی وابسته به هوش مصنوعی با قیمت بالایی در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌گیرد. به همین دلیل این فناوری‌ها در همه‌ی کشورهای جهان قابل استفاده نیستند.

پای مصنوعی جدید پژوهشگران MIT یک پای منفعل است. در طراحی این عضو مصنوعی از هیچیک از فناوری‌های رباتیک بهره گرفته نشده است. اما این عضو مصنوعی مناسب با ویژگی‌های بدنی کاربر برای وی شخصی سازی می‌شود. با داشتن وزن و ابعاد بدنی کاربر پای مصنوعی MIT با سختی و شکل مناسب در اختیار کاربر قرار می‌گیرد. بخشی از حمایت مالی این پژوهش توسط MIT Tata Center for Technology and Design انجام شده است.

این پای مصنوعی حاصل همکاری Amos Winter، دانشیار مهندسی مکانیک در دانشگاه MIT، و دانشجوی سابق مقطع تحصیلات تکمیلی Kathryn Olesnavage است. مقاله‌ای در مورد این پای مصنوعی با همکاری Victor Prost و William Brett Johnson در ASME Journal of Mechanical Design به چاپ رسیده است.

پای مصنوعی منفعل MIT

ایده ساخت پای مصنوعی منفعل MIT

آغاز این طرح به پیشنهادی از سوی Jaipur Foot باز می‌گردد. Jaipur Foot در هندوستان سالیانه چندین پای مصنوعی سخت برای افراد دارای نقص عضو تولید می‌کرد. این پاها بسیار سنگین و سخت و محکم بودند. کشاورزان به سادگی و بدون محافظی برای آن از پاهای Jaipur Foot در مزرعه استفاده می‌کردند. هدف Jaipur Foot از پیشنهاد خود رسیدن به طرحی سبک‌تر و ارزان‌تر برای تولید انبوه بود.

در این مرحله Amos Winter‌ و گروه وی به دنبال راهی برای ارزیابی کارایی پای مصنوعی به کمک یک رابطه‌ی پایه بودند. این حقیقت که کاربران اعضای مصنوعی نمی‌توانند حسی از پای خود داشته باشند گروه را به طراحی پایی هدایت کرد که توانایی ایجاد حرکاتی مشابه پای واقعی را داشته باشد، اما کلیه‌ی فرآیندهای پای واقعی را کپی‌برداری ننماید.

طراحی پای مصنوعی منفعل MIT

در این مرحله پژوهشگران از داده‌های اندازه‌گیری شده گام برداشتن انسان سالم استفاده کردند. این داده‌ها تغییر مرکز فشار هنگام گام برداشتن و رسیدن از پاشنه با پنجه‌ی پا را به همراه نیروهای وارد بر پا بیان می‌کند. همچنین مسیر طی شده با پا نیز ثبت شده بود. سپس گروه یک پای منفعل با سختی، شکل و حرکتی تا حد ممکن مشابه پای واقعی طراحی کردند. آنان یک مدل ریاضی نیز برای این منظور نوشتند.

پای مصنوعی منفعل دانشگاه MIT

مرحله‌ی بعد بهینه‌سازی شکل این پا بود. در این مرحله دانشمندان از الگوریتم‌های تکاملی استفاده کردند. در این الگوریتم‌ها نمونه‌های اولیه کمی تغییر داده می‌شود. سپس کارایی نمونه‌های جدید ارزیابی می‌شود. نمونه‌های با کارایی بالا نگه داشته می‌شود و نمونه‌های کم کارآمد حذف می‌شود. این عملیات به دفعات تکرار می‌شود تا نتیجه‌ای با کارایی مطلوب بدست آید. به عبارت دیگر قانون بقای اصلح داروین برای اشیایی رایانه‌ای در یک فرآیند تکاملی به اجرا در می‌آید. نتیجه یافتن شکل انحنا و سختی مناسب برای پای منفعل این گروه بود.

در گام بعدی گروه با Vibram تماس گرفتند. این شرکت ایتالیایی کفش‌های کوه‌نوردی و چکمه‌های مناسب ماجراجویان را تولید می‌کند. این شرکت رویه‌ای برای پا طراحی خواهد کرد که برای حرکت در محیط‌های گلی و لغزنده مفید باشد. این پا می‌تواند برای سربازان بازنشسته نیز مفید واقع شود.


بیشتر بخوانیم:

بازوی Unlimited Tomorrow ، نسل جدید اندام مصنوعی پیشرفته

پای مصنوعی هوشمند برای پیمودن سراشیبی و پله و انجام فعالیت های فیزیکی

حس حرکت پای مصنوعی با طرحی از پژوهشگران MIT با نام AMI


منبع: news.mit.edu

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

دیدگاهتان را بنویسید

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

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن