Precyzyjny mechanizm wspomagający rękę

Precyzyjny mechanizm wspomagający rękę

Inżynierowie z University of Utah skonstruowali sterowane komputerowo, ruchome podparcie ręki, które pozwoli lekarzom, artystom, oraz innym, którzy tego potrzebują, precyzyjnie kontrolować skalpel, pędzel, czy narzędzia, nie męcząc przy tym tak ręki.

„Skonstruowaliśmy nowe urządzenie, Active Handrest, które pomaga ludziom wykonywać ręką precyzyjne zadania, jak operacje chirurgiczne, malowanie, czy naprawa elektroniki, wymagające bardzo precyzyjnej kontroli koniuszków palców.” – stwierdził William Provancher z University of Utah. „Active Handrest bardzo przysłuży się chirurgom, lekarzom w ogóle, artystom, operatorom, oraz każdemu, kto potrzebuje precyzyjnej kontroli nad narzędziami.” – dodał.

Osoba wykorzystująca wsparcie handrest, kładzie swój nadgarstek na podpórce, która może poruszać się w poziomie w dowolnym kierunku. Łokieć również spoczywa na podpórce przymocowanej do urządzenia.

Active Handrest umożliwia utrzymanie podczas pracy dłoni trzymającej narzędzie w niezmiennej pozycji. Następnie, komputerowe sterowanie porusza urządzeniem tak, by dłoń bardzo precyzyjnie trafiła w pożądane miejsce.

Na przykład, gdy ktoś opiera swoje ramie na biurku podczas pisania, jego ręka jest w stanie poruszyć piórem o około dziesięć centymetrów w każdym kierunku, jednakże precyzyjnie, zaledwie o dwa, trzy centymetry.

Natomiast Active Handrest umożliwia precyzyjne poruszanie dłonią w obszarze o rozmiarze 25 na 25 centymetrów. Umożliwia także ponowne precyzyjne ułożenie dłoni po przesunięciu ramienia, co jeszcze powiększa ten obszar. Inżynierowie pracują obecnie nad tym, by urządzenie umożliwiało ruch w trzech wymiarach i to w jeszcze większym zakresie. Wykorzystanie Active Handrest oznacza również mniejsze obciążenie ręki, przez co wolniej się ona męczy.

Nie jest to pierwsze urządzenie wspierające wykonywanie precyzyjnych zadań, jednakże dotychczasowe konstrukcje oddawały część kontroli robotom. Natomiast Active Handrest zapewniając ergonomiczne podparcie i zwiększoną precyzję pozostawia kontrolę całkowicie w gestii człowieka.

Po skonstruowaniu prototypu, Provancher rozpoczął badania nad zoptymalizowaniem działania Active Handrest. Przedmiotem badań stało się zagadnienie, czy lepiej jest, by urządzenie określało pozycję dłoni, czy siłę przez tę dłoń wywieraną. Naukowcy testują również wpływ ograniczenia prędkości i przyspieszenia na precyzję urządzenia.

Podczas badań, dwanaście osób, w tym naukowcy, odrysowywali kształty pokazujące się na ekranie komputera. Naukowcy zmierzyli jak długo zajmuje śledzenie każdego kształtu i różnice pomiędzy wzorcem, a obrazem odrysowanym. Uczestnicy dostali do odrysowania trzy kształty: okrąg o promieniu 75 milimetrów, który można narysować ruchem palca, 4 centymetrów, co wymaga użycia całej ręki, oraz łuki o promieniu 9,75 centymetra, wymagające użycia handrest.

Różnica w precyzji przy zastosowaniu kontroli pozycji, oraz siły była nieznaczna, jednakże większość uczestników jako preferowaną wybrało kontrolę siły jako bardziej intuicyjną.

Eksperyment pokazał również, że Active Handrest był precyzyjniejszy, gdy prędkość ograniczono do 50 milimetrów na sekundę, a przyspieszenie do jednej dwunastej przyspieszenia ziemskiego.

(lk)