Ρομποτική: Ρομποτικά μανίκια για παιδιά με εγκεφαλική παράλυση

Οι μηχανικοί του UC Riverside αναπτύσσουν χαμηλού κόστους, ρομποτικά «ρούχα» για να βοηθήσουν τα παιδιά με εγκεφαλική παράλυση να αποκτήσουν τον έλεγχο των κινήσεων των χεριών τους. Η εγκεφαλική παράλυση είναι η πιο κοινή αιτία σοβαρής σωματικής αναπηρίας στην παιδική ηλικία και οι συσκευές που προβλέπονται για αυτό το έργο προορίζονται να προσφέρουν μακροχρόνια καθημερινή βοήθεια σε όσους ζουν με αυτήν.

Ρομποτική και εγκεφαλική παράλυση

Ωστόσο, τα παραδοσιακά ρομπότ είναι άκαμπτα και δεν είναι άνετα στο ανθρώπινο σώμα. Με επιχορήγηση 1,5 εκατομμυρίων δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, αυτό το έργο ακολουθεί τη νέα προσέγγιση της κατασκευής συσκευών από μαλακά υφάσματα, η οποία θα διευκολύνει επίσης την πιο φυσική λειτουργία των άκρων.

«Τα σκληρά υλικά δεν αλληλεπιδρούν καλά με τους ανθρώπους», είπε ο Jonathan Realmuto, βοηθός καθηγητής μηχανολογίας UCR και επικεφαλής του έργου. «Αυτό που επιδιώκουμε χρησιμοποιώντας υλικά όπως το νάιλον και το ελαστικό είναι ουσιαστικά ρομποτικά ενδύματα». Αυτά τα ρούχα θα περιέχουν σφραγισμένες, αεροστεγείς περιοχές που μπορούν να φουσκώσουν, καθιστώντας τα προσωρινά άκαμπτα και παρέχοντας τη δύναμη για κίνηση. «Ας πούμε ότι θέλετε να λυγίσετε τον αγκώνα για μια μπούκλα του δικεφάλου. Μπορούμε να εγχύουμε αέρα σε ειδικά σχεδιασμένες κύστεις που είναι ενσωματωμένες στο ύφασμα που θα ωθούσε τον βραχίονα προς τα εμπρός», είπε ο Realmuto.

Το έργο θα επικεντρωθεί όχι μόνο στην κατασκευή του ρομπότ, αλλά και στην ανάπτυξη των αλγορίθμων που διδάσκουν τη μηχανή να προβλέπει τις κινήσεις που θέλει να εκτελέσει ο χρήστης.

«Μία από τις κρίσιμες προκλήσεις στην παροχή βοήθειας στις μετακινήσεις είναι η ερμηνεία της πρόθεσης ενός ατόμου. Θέλουμε έναν «βουλητικό ελεγκτή», οπότε το ρομπότ συμπεριφέρεται με βάση το τι θέλει να κάνει ο άνθρωπος», είπε ο Realmuto. Η ομάδα του έργου περιλαμβάνει επίσης τον βοηθό καθηγητή μηχανολογίας UCR Jun Sheng. Μια πτυχή ενός τέτοιου ελεγκτή είναι η χρήση μιας ποικιλίας μικρών αισθητήρων στα μανίκια για την ανίχνευση μικρών τάσεων που δημιουργούνται από τους μύες όταν συστέλλονται. Αυτοί οι αισθητήρες θα τροφοδοτήσουν τα δεδομένα τάσης σε έναν αλγόριθμο που θα εκπαιδευτεί για να εξάγει την πρόθεση του χρήστη από αυτούς.

Η χρήση ευρέως διαθέσιμων υφασμάτων, αντί των παραδοσιακών, άκαμπτων υλικών θα διατηρήσει πιθανότατα το κόστος των μανικιών χαμηλό. Επιπλέον, η ομάδα σκοπεύει να ελαχιστοποιήσει τη χρήση εξελιγμένων ηλεκτρονικών ειδών, τα οποία θα συμβάλουν επίσης στη μείωση του συνολικού κόστους για τους ασθενείς. Αυτό το έργο διεξάγεται σε συνεργασία με το Παιδιατρικό Νοσοκομείο της Κομητείας Όραντζ, όπου ασθενείς από μια παιδιατρική κλινική διαταραχών κίνησης θα βοηθήσουν στη δοκιμή και τη βελτίωση των πρωτοτύπων.

Επιπλέον, η ερευνητική ομάδα θα πραγματοποιεί ετήσιες συναντήσεις στο νοσοκομείο για κάθε ένα από τα τέσσερα χρόνια του έργου. Αυτές οι συναντήσεις θα περιλαμβάνουν τους ασθενείς και τις οικογένειές τους, καθώς και εργοθεραπευτές, και θα αποσπάσουν τα σχόλιά τους σχετικά με την τεχνολογία καθώς αναπτύσσεται. «Επικεντρώνοντας τα ενδιαφερόμενα μέρη στη διαδικασία σχεδιασμού μας, ελπίζουμε να αναπτύξουμε ένα προϊόν που θα λειτουργεί πραγματικά για αυτούς», δήλωσε η Realmuto.

Η ομάδα ανάπτυξης θεωρεί ότι αυτή η εργασία ενισχύει την ανεξαρτησία όχι μόνο για τους ίδιους τους παιδιατρικούς ασθενείς, αλλά και για ολόκληρες κοινότητες. «Αν μπορούμε να βοηθήσουμε τα παιδιά να βουρτσίσουν τα δόντια τους, να ρίξουν νερό ή να ανοίξουν πόρτες, ενέργειες που οι άλλοι θεωρούν δεδομένες, είναι μια τεράστια νίκη για αυτά», είπε ο Realmuto. «Αλλά είναι επίσης μια νίκη για τις οικογένειες και τους φροντιστές τους». Αν και αυτό το έργο επικεντρώνεται σε παιδιά με κινητικές διαταραχές, η τεχνολογία μπορεί τελικά να χρησιμοποιηθεί για άλλες εφαρμογές και πληθυσμούς, συμπεριλαμβανομένων γηριατρικών ασθενών και άλλων ενηλίκων με κινητικά προβλήματα. «Η τεχνολογία μας είναι καθολική», είπε η Realmuto.