Polska bioniczna ręka. Niezwykłe osiągnięcie naukowców z Politechniki Wrocławskiej
Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej stworzyli coś naprawdę niezwykłego - bioniczną protezę ręki BEEPP. To nie jest zwykłe urządzenie medyczne, to prawdziwy przełom, który ma szansę zmienić życie wielu osób po amputacji.
Bioniczna ręka może chwytać oraz manipulować przedmiotami i jest sterowana przy pomocy biosygnałów rejestrowanych na amputowanej kończynie i analizowanych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Urządzenie jest już niemal gotowe.
Precyzja ponad wszystko
Wyobraź sobie, że możesz sterować urządzeniem elektronicznym myślą. Dzięki BEEPP staje się to właśnie możliwe. Proteza rejestruje sygnały elektryczne wysyłane przez mięśnie. Następnie, za pomocą sztucznej inteligencji, sygnały te są przetwarzane i przekształcane w konkretne ruchy protezy.
Dzięki temu użytkownik może wykonywać bardzo precyzyjne czynności, takie jak chwytanie drobnych przedmiotów, otwieranie drzwi czy korzystanie z telefonu.
Proteza o nazwie BEEPP (Bionic, Ergonomic, Economic, Polish Prosthesis) jest złożoną strukturą składającą się z kilku przenikających się systemów, w tym medyczno – rehabilitacyjnego, informatycznego, mechanicznego, elektronicznego i robotycznego
– mówi dr inż. Andrzej Wołczowski, kierownik projektu realizowanego w Centrum Innowacji i Biznesu Politechniki Wrocławskiej.
Biosygnały i sztuczna inteligencja
Urządzenie waży ok. 500 g, a jego maksymalna siła uchwytu wynosi ok. 100 N. Dłoń ma dziewięć aktywnych stopni swobody (niezależnie napędzanych przegubów-stawów ręki) i jest sterowana biosygnałami pobieranymi nieinwazyjnie bezpośrednio z protezowanej kończyny, co pozwala na bardziej naturalne, niż w obecnych na rynku rozwiązaniach komercyjnych, sterowanie ruchami protezy.
Co więcej, biosygnały te mogą być pobudzane na drodze "ruchów fantomowych" amputowanej kończyny, co wpływa na rehabilitację ośrodkowego układu nerwowego pacjenta obarczonego odczuciem utraty części kończyny.
Największym wyzwaniem w przygotowaniu protezy było właściwe opracowanie trzech kluczowych podsystemów, których odpowiednie działanie rzutuje na komfort użytkownika. Chodzi o interfejs (zarówno mechaniczny, jak i elektroniczny) protezy z pacjentem, algorytmy sztucznej inteligencji rozpoznające intencje pacjenta co do ruchu protezy oraz mechatroniczną strukturę samej dłoni. Wszystkie mają kluczowe znaczenie dla niezawodności, funkcjonalności oraz wygody codziennego stosowania protezy
– podkreśla dr inż. Andrzej Wołczowski.
Teraz konstruktorzy przygotowują się do testów z pacjentami, które zaplanowano na koniec tego roku. Osoby po amputacji ręki zainteresowane udziałem w badaniach proszone są o kontakt z kierownikiem projektu dr. inż. Andrzejem Wołczowskim.
Więcej o osiągnięciach polskiej nauki przeczytasz na Spider's Web:
Na razie druk 3D, w przyszłości magnez
Cześć mechatroniczna protezy obejmuje aktywną ortezę łokcia, stanowiącą zarazem interfejs mechaniczny łączący protezę z kikutem przedramienia i pozycjonujący elektrody systemu pomiaru biosygnałów na kikucie protezowanej kończyny, mechaniczne przedramię zakończone aktywnym nadgarstkiem, które integruje system zasilania i pokładowy system mikroprocesorowy (interpretujący komendy systemu bionicznego i sterujący kinematyką protezy) oraz pięciopalczastą rękę z sensorami kontaktu z chwytanym przedmiotem.
Elementy mechaniczne protezy – obejma ramienia, przedramię oraz dłoń – zostały na obecnym etapie prac wykonane całkowicie w technologii druku proszkowego 3D z tworzywa PA12. Naukowcy rozważają połączenie tego rozwiązania z technologią odlewania precyzyjnego ze stopu magnezu. Połączenie tych dwóch pomysłów pozwoli docelowo na szybką personalizację wytwarzanych protez.
Polska nauka zmienia świat
Poza funkcją częściowego przywracania zdolności manipulacyjno chwytnych osobie z amputacją, proteza będzie również pełniła funkcję rehabilitacyjną związaną z wpływem na ośrodkowy układ nerwowy. Wszystko poprzez wykorzystanie, jako sprzężenia zwrotnego przy pobudzaniu jej ruchu przez odpowiednie skurcze mięśni kikuta utraconej kończyny, odczuć fantomowych, czyli odczuć związanych z ruchami fantomowej kończyny.
W skład zespołu projektowego weszło w sumie dwanaście osób z Politechniki Wrocławskiej - w tym m.in. informatycy, mechanicy, elektronicy oraz automatycy i robotycy. W realizację projektu był także zaangażowany specjalista w zakresie chirurgii i rehabilitacji z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, specjalista biomechanik z Politechniki Warszawskiej oraz firma protetyczna Ortopes, wspomagająca projektowanie elementów interfejsu protezy z pacjentem.
To ogromny krok naprzód w dziedzinie protetyki i kolejny dowód na to, że polska nauka jest w stanie zmieniać świat.
