Robotyka w walce z porażeniem mózgowym

fot. pixabay

Inżynierowie z amerykańskiego UC Riverside opracowują tanią, zrobotyzowaną odzież, aby pomóc dzieciom z porażeniem mózgowym uzyskać kontrolę nad ruchami ich ramion.

Porażenie mózgowe jest najczęstszą przyczyną poważnej niepełnosprawności fizycznej w dzieciństwie, a urządzenia realizowane w ramach tego projektu mają zaoferować długoterminową pomoc osobom zmagającym się z nim na co dzień.

Tradycyjne konstrukcje robotyczne są sztywne i ich wykorzystanie w formie egzoszkieletu nie jest wygodne dla ludzkiego ciała. Nowy projekt wykorzystuje nowatorskie podejście polegające na budowaniu urządzeń z miękkich tekstyliów, które ułatwią bardziej naturalne funkcjonowanie kończyn.

- Twarde materiały nie oddziałują dobrze z ludźmi - powiedział Jonathan Realmuto, adiunkt inżynierii mechanicznej UCR i kierownik projektu - To, do czego dążymy, używając materiałów takich jak nylon i guma, to zasadniczo robotyczna odzież.

Ubrania takie będą zawierać szczelne, hermetyczne obszary, które mogą zostać napompowane, czyniąc je tymczasowo sztywnymi i pozwalającymi zapewnić siłę niezbędną do wykonywania ruchów. Projekt skupi się nie tylko na konstrukcji, ale także na opracowaniu algorytmów, które nauczą maszynę przewidywania ruchów, które użytkownik chce wykonać.

- Jednym z krytycznych wyzwań w zapewnianiu pomocy ruchowej jest interpretacja intencji wspieranej osoby. Chcemy opracować kontroler wolicjonalny, aby robot zachowywał się zgodnie z tym, co chce robić człowiek - powiedział Realmuto. 

Kolejnym z aspektów budowy takiego kontrolera jest umieszczenie wielu małych czujników na rękawach do wykrywania sygnałów generowanych przez mięśnie podczas skurczu. Czujniki te przekażą dane jako wsad do algorytmu, który zostanie wyszkolony w celu wydobycia z ich kombinacji właściwej intencji użytkownika.

Wykorzystanie powszechnie dostępnych tekstyliów w miejsce tradycyjnych, sztywnych materiałów prawdopodobnie pozwoli na utrzymanie niskiego kosztu zrobotyzowanych rękawów. Ponadto zespół zamierza zminimalizować użycie zaawansowanej elektroniki, co pomoże również obniżyć ogólne koszty ponoszone przez pacjentów.

Projekt ten jest realizowany we współpracy ze Szpitalem Dziecięcym w hrabstwie Orange, gdzie pacjenci z kliniki zaburzeń ruchowych u dzieci pomogą przetestować i udoskonalić prototypy. Dodatkowo zespół badawczy będzie organizował coroczne spotkania w szpitalu w każdym z czterech lat trwania projektu. Spotkania te obejmą pacjentów i ich rodziny, a także terapeutów zajęciowych, pozwalając uzyskać opinie na temat technologii w miarę jej rozwoju.

- Umieszczając w centrum procesu projektowania interesariuszy, mamy nadzieję opracować produkt, który naprawdę będzie dla nich użyteczny - powiedział Realmuto.

Chociaż projekt koncentruje się głównie na dzieciach z zaburzeniami ruchu, technologia może być ostatecznie wykorzystana w innych zastosowaniach i populacjach, w tym w gronie pacjentów geriatrycznych i u innych dorosłych osób z problemami ruchowymi.

(rr)