„YouBionic“ gamina 3D atspausdintą rankos protezą

Su Geležinis Žmogus žiūri italų technologijų dizaineris Federico Ciccarese laiko baltą plastikinę ranką, pritvirtintą įvairiaspalviais laidais, pritvirtintą prie elektroninio skirstomojo skydo. Jis ruošiasi pradėti savo demonstracinę versiją YouBionic ranka. Už jo esančiame lange leidžiasi saulė – Milane jau vakaras, o jo kairėje – natūralaus dydžio Tony Starko plakatas su metaliniais drabužiais.

„Jis mano padėjėjas“, – juokauja Ciccarese. „Taip pat mano herojus ir įkvėpimas, nes jam rūpėjo žmonija“.

Jis pasisuka ant rankos, o jos balti kreidiniai pirštai susigniaužia į kumštį. Tada jie atsitraukia ir delnas vėl atidaromas. Galiausiai rodomasis pirštas ir nykštis sudaro apskritimą, tarsi laikydamos mažą, gležną daiktą.

Šiuos veiksmus laikome savaime suprantamais; mes visi tai darome tūkstantį kartų per dieną negalvodami. Tačiau žmonėms, praradusiems rankas ar pirštus, šie paprasti veiksmai yra nepasiekiami. Suimti už durų rankenos neįmanoma, jau nekalbant apie rašiklio laikymą ar pinigų skaičiavimą. Ciccarese ėmėsi šios problemos išspręsti. Jo „YouBionic“ ranka gali atrodyti kaip mokslinė fantastika, tačiau mechanizmas yra stebėtinai paprastas, sako jis.

Kai norime pirštais apvynioti stiklinę ar paimti popieriaus lapą, mūsų smegenys siunčia signalus mūsų raumenims. Šie signalai keliauja per mūsų centrinę nervų sistemą į raumenis elektros impulsų forma. Sveiko žmogaus kūne šie signalai sukelia atitinkamus raumenų susitraukimus, pvz., pirštų judėjimą ir lenkimą. Amputuotojo kūne smegenys vis tiek generuoja signalus, bet jie nepasiekia tikslo, nes kūno dalių nėra. Bet jei pritvirtinsite elektrodus prie likusios amputuotojo rankos dalies raumens, galėsite nuskaityti impulsus ir paversti juos rankos judesiais, nors ir plastikiniais.

Elektriniai impulsai skiriasi stiprumu, o tai reiškia įvairaus masto susitraukimus ir skirtingo diapazono judesiai: mažesni impulsai sukelia mažesnius judesius, didesni impulsai didesnius vieni.

Ši konversija yra gana paprasta, sako Ciccarese, dėka Arduino, tam tikro tipo mikrovaldiklio, leidžiančio sukurti robotus sąveikaukite su pasauliu naudodami jutiklius, kurie siurbia informaciją (šiuo atveju per elektrodus), ir pavaras – mažus variklius, gaminančius mechanines dalis. judėti. „Visuose mūsų kūno raumenyse yra elektros energijos“, - sako Ciccarese. „Kai smegenys siunčia impulsą raumeniui, jutiklis jį nuskaito ir paverčia skaičiumi, proporcingu susitraukimui, o tada siunčia šį pranešimą į mikrovaldiklį.

Norint nuskaityti vieno raumens elektrinius impulsus, reikia trijų elektrodų. Kad „YouBionic“ ranka veiktų, Ciccarese įdeda raudoną elektrodą į raumens centrą, mėlyną – į galą, o juodąjį – prie kaulo, esančio arti raumens. Ateityje, siekdamas pagerinti judesius, jis planuoja naudoti elektrodus ant kelių raumenų.

Tačiau tai tik dalis „YouBionic“ rankos patrauklumo. Kitas dalykas yra gamybos paprastumas. Jo plastikinės dalys yra 3D atspausdintos iš nailono dulkių. Procese, vadinamame sukepinimas, lazerinis 3D spausdintuvas įkaitina dulkes ir suformuoja jas į reikiamas plastikines dalis. „Šiuo metu siunčiu piešinį įmonei, kuri jį spausdina“, – sako Ciccarese, bet ateityje tai bus galima padaryti ir namuose. Su kiek kitokia 3D technologija, pvz Lydytojo nusodinimo modeliavimas kuri gamina dalis sluoksniuodama plastiką, „YouBionic“ klientai galėtų patys lengvai ir pigiai spausdinti savo rankų darbo detales 3D formatu. „Arduino“, kuris veikia atvirojo kodo aparatinėje įrangoje, taip pat yra nebrangus, todėl „Ciccarese“ tikisi, kad „YouBionic“ rankos bus labai prieinamos.

Jis numato, kad amputuoti asmenys galės atnaujinti savo galūnių aparatinę ir programinę įrangą taip, kaip mes atnaujiname savo išmaniuosius telefonus. Jei yra „Arduino“ programinės įrangos naujinimas, dėl kurio pirštas suspaudžiamas greičiau, tiesiog atsisiųskite kodą. Jei yra nykščio patobulinimas, leidžiantis geriau suimti rašiklį, 3D atspausdinkite naują nykščio dalį ir išmeskite pasenusią.

„Ateityje žmonės galės atnaujinti savo bioninę ranką atsisiųsdami ir atsispausdindami naujausią 3D modelį“, – sako jis. Šiuo metu ranka yra plastikinė, išskyrus laidus, bet jis planuoja ant jos pridėti guminių dėmių, kad pagerintų suspaudimą.

Ciccarese sako, kad jo technologija gali būti pritaikyta ir amputuotoms pėdoms. Tačiau jis taip pat žengia žingsnį toliau. Jis įsivaizduoja, kad net sveikiems žmonėms kai kuriose situacijose gali būti naudinga trečioji ranka. Kodėl nepateikus papildomos rankos – nesunaikinamos roboto galūnės, kuri nejaučia skausmo – gaisrininkui ar kam nors kitam, dirbančiam ekstremaliomis sąlygomis? O astronautams, remontuojantiems savo laivų paviršius, gali būti naudingos ir rankos, veikiančios be kostiumų.

„Šį įrenginį pradėjau naudoti kaip protezą, tačiau jis gali būti pritaikytas daugybei pritaikymų“, – sako Ciccarese. „Tikiuosi, kad galiu padaryti ką nors žmonijos labui, pavyzdžiui, Geležinis žmogus“.

Dieną valčių dizaineris, o naktį – robotų mėgėjas, Ciccarese pradėjo eksperimentuoti su bionine ranka maždaug prieš metus. „Man 33 metai. Kurti valtis yra gerai, kodėl gi ne, bet aš norėjau padaryti ką nors svarbaus žmonijai“, – sako jis ir priduria, kad 2015 m. planuoja leisti amputuotiems asmenims išbandyti „YouBionic“.

„Twitteryje kalbėjausi su 5 metų vaiko tėvu, kuriam trūksta penkių pirštų. Jis laukia, kol baigsiu tai, kad jo sūnus galėtų tai išbandyti.

Redaktorių rekomendacijos

• Šiam 3D spausdintuvui taikoma daugiau nei 50 % nuolaida Monoprice jubiliejaus išpardavimui
• Reikia paskutinės minutės Helovino kostiumo? Peržiūrėkite šiuos 3D spausdinimo būdus
• Gamybos ateitis: 3D spausdinimo su Formlabs raida
• Tėvo dienos dovanų idėja: šie pigūs 3D spausdintuvai parduodami už mažiau nei 300 USD
• 50 metų senumo Silicio slėnio laboratorija, kuri praktiškai išrado modernią kompiuteriją