Teknoloji

Uzay istasyonu motorları robotik bir protez bacağını daha rahat hale getirir, pil ömrünü uzatır

Yeni robotik protez bacak prototipi, daha doğal bir yürüyüş sunarken diğer tasarımlardan daha sessiz ve enerji tasarrufludur.

Anahtar, aslında Uluslararası Uzay İstasyonunda robotik bir kol için tasarlanmış yeni küçük ve güçlü motorların kullanılmasıdır. Aerodinamik tasarım, serbestçe sallanan bir diz ve rejeneratif frenleme sunar, bu da pili ayak yere çarptığında yakalanan enerjiyle şarj eder. Bu özellik, bacağın tipik bir protez kullanıcının yürüyüş ihtiyaçlarını günde bir kez iki katından daha fazla artırmasını sağlar.

Michigan Üniversitesi’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği doçenti ve UM Robotik üyesi Robert Gregg, “Protez bacağımız son teknoloji robot bacakların pil gücünün yaklaşık yarısını tüketir, ancak daha fazla güç üretebilir” dedi. Dallas’taki Texas Üniversitesi’ndeyken çalışmayı yürüten Enstitü. Gregg geçen yıl U-M’ye taşındı.

Geleneksel protezleri kullanarak, ampüte protez ayağını yerden kaldırmak ve bacağını öne doğru sallamak için kalçalarını kaldırmalıdır. Bu doğal olmayan yürüyüş sıradan yürüyüşten daha fazla enerji alır, kalçalarda ve sırtta ekstra stres ve ağrıya neden olur ve sonunda eklemlere zarar verir. Robotik bacaklar çok daha rahat bir yürüyüş sağlama potansiyeline sahiptir, ancak dezavantajlarından biri eklemlerdeki sertliktir.

Çalışmanın ilk yazarı ve UT Dallas doktora mezunu Toby Elery, “Eklemlerimizi olabildiğince uyumlu veya esnek olacak şekilde tasarladık” dedi. “Robotik bacağımız, bir insan eklemi gibi performans gösterebilir ve hatta tepki göstererek, yere temas ederken doğal olarak serbestçe sallanan bir diz ve şok emilimi sağlar.”

Uzay istasyonu motorları robotik bir protez bacağını daha rahat hale getirir, pil ömrünü uzatır

Güçlü motorlar, ayağa kalkma ve merdiven çıkma gibi aktiviteler için insan bacakları kadar güçlü torklar üretmek için daha az dişlinin gerekli olduğu anlamına gelir. Daha az vitesle, Gregg’in ekibi, bacağın tüm gün tek bir şarjla gitmesine yardımcı olmak için serbest dönen bir diz ve rejeneratif fren uygulayabildi. İmaj kredisi: Lokomotor Kontrol Sistemleri Laboratuvarı, Michigan Üniversitesi

Robotik bacaklardaki motorların, sıradan bir uzvun alacağı alana uyması gerekir. Geçmişte bu, hızlı bir şekilde dönen küçük motorlar kullanmak ve daha sonra hızlı dönüşü daha güçlü bir kuvvete dönüştürmek için bir dizi vites kullanmak anlamına geliyordu.

Sorun, dişlilerin gürültülü, verimsiz olması, ağırlık eklemesi ve eklemlerin salınmasını zorlaştırmasıdır. Gregg’in grubu, biri diz ve diğeri ayak bileğine güç veren bu güçlü uzay istasyonu motorlarından ikisini birleştirerek bunu aştı.

Daha az vites kullanmanın birçok faydası vardır. Serbest salınan dizini etkinleştirmenin yanı sıra, dişlileri çıkarmak, elektrikli süpürgenin ölçeğinden buzdolabına kadar gürültü seviyesini düşürdü. Ayrıca, rejeneratif frenleme protez ayak yere çarptığında şokun bir kısmını emer.

“Eklemler sert veya sert ise, kuvvet kalan uzuvlara aktarılır ve bu acı verici olabilir,” dedi Gregg. “Bunun yerine, pili şarj etmek için bu gücü kullanıyoruz.”

Gregg’in laboratuvarındaki protezleri test eden ampute’ler, bacağın yürürken yerden itmelerine yardımcı olduklarını hissedebileceklerini söylüyorlar.

Gregg, “Bazı durumlarda, kalçalarındaki ve sırtlarındaki kaslar gibi bacağımızla geleneksel bacaklarına kıyasla daha az çalıştıklarını gözlemlediler” dedi. “Kalçalardaki tazminatları azaltabiliriz.”

Ekibin bir sonraki adımı, bacağın otomatik olarak farklı arazilere, hızdaki değişikliklere ve farklı etkinlik türleri arasındaki geçişlere otomatik olarak uyum sağlamasına yardımcı olabilecek kontrol algoritmalarını geliştirmektir.

Çalışma IEEE Robotik İşlemleri dergisinde yayınlandı. Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Bilim Vakfı ve Burroughs Wellcome Fonu tarafından finanse edildi.

UT Dallas ve U-M ortaklaşa olarak patent koruması peşinde koşuyor. Gregg çalışmalarına devam ederken, U-M Tech Transfer, teknolojiyi pazara sunmaya yardımcı olmak için aktif olarak ticari ortaklar arıyor.

Daha fazla bilgi:

  • Çalışma özeti: Yüksek torklu, düşük empedanslı aktüatörlere sahip bir diz-ayak bileği protezinin tasarımı ve validasyonu
  • Robert Gregg
Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı
Kapalı

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün
Sohbete Başla
Merhaba .
Yazarınız olmak istiyorum :)