Picior open-source: căutarea pentru a crea un membru bionic DIY

Dacă ai fi vrut să parcurgi o distanță mare și ai avea la dispoziție cei mai buni sprinteri din lume, i-ai pune să alerge unul împotriva celuilalt sau să lucreze împreună într-o ștafetă? Aceasta este, în esență, problema Elliott Rouse, un inginer biomedical și director al Laboratorului de Neurobionics de la Universitatea din Michigan, Ann Arbor, s-a luptat de mai mulți ani.

Rouse, inginer, este unul dintre cei care lucrează la dezvoltarea unui sistem de control pentru picioarele bionice, membre artificiale care folosesc diverse semnale de la purtător pentru a acționa și a se mișca ca niște membre biologice.

„Probabil cea mai mare provocare pentru a crea un picior robotic este controlerul implicat, spunându-le ce să facă”, a spus Rouse pentru Digital Trends. „De fiecare dată când purtătorul face un pas, un pas trebuie să fie inițiat. Și când schimbă, piciorul trebuie să știe că activitatea lor sa schimbat și să se miște pentru a se adapta la acea activitate diferită. Dacă face o greșeală, persoana ar putea fi foarte, foarte rănită - poate căde pe niște scări, de exemplu. Există oameni talentați în întreaga lume care studiază aceste provocări de control. Ei investesc ani din timpul lor și sute de mii de dolari construind un picior robotic. Așa au fost lucrurile de când a început acest domeniu.”

Promovarea colaborării

Numai că, potrivit lui Rouse, acesta este un sistem stricat. Este de înțeles că firmele concurente de înaltă tehnologie se agăță în secret atunci când dezvoltă Next Big Lucru pe care ei speră să vândă un miliard de unități și să adauge încă câteva sute de miliarde de dolari sau mai mult pe piața lor capac. Dar este mai puțin de înțeles când institutele de cercetare irosesc minți strălucitoare făcându-le să rezolve aceleași probleme pe care le rezolvă și alte universități. La naiba, chiar și odinioară dușmani jurați Apple și Google lucrează împreună atunci când miza este suficient de mare.

„Sistemul academic nu este foarte bun la stimularea cercetării colaborative”, a recunoscut Rouse. „Ca profesor, am o treabă de făcut în care sunt măsurat pe anumite lucruri, cum ar fi finanțarea federală, granturile care sunt publicate și studenții pe care îi îndrum. Dacă te uiți la felul în care sistemul academic stabilește reperul pentru facultate în laboratoarele de cercetare, colaborarea este [de fapt oarecum] subliniată.”

Când vine vorba de sistemele de control pentru membrele bionice, problema este că, pentru a putea chiar porni dezvoltarea sistemelor de control, laboratoarele individuale de cercetare din întreaga lume trebuie mai întâi să construiască baza hardware. Pentru a reveni la analogia anterioară, este mai rău decât, de exemplu, Apple și Samsung dezvoltă smartphone-uri concurente în mod secret; ar fi mai degrabă ca Apple și Samsung ar trebui să-și construiască propriile sisteme de operare pentru computere de la zero înainte de a începe să-și proiecteze următoarea generație. smartphone.

Aici este proiectul lui Rouse, Open-Source Leg, intră în joc. După cum explică cercetătorii din spatele acestuia pe o pagină web dedicată: „Scopul general al acestui proiect este de a uni un Cercetarea în câmp fragmentat în proiectarea hardware-ului protetic, controlul proteticului și biomecanica amputaților se desfășoară în prezent în silozuri. Fiecare cercetător își dezvoltă propriul sistem de picioare robotizate pe care să-și testeze strategiile de control sau ipotezele biomecanice. Acest lucru poate avea succes pe termen scurt, deoarece fiecare cercetător produce publicații și promovează cunoștințele. Cu toate acestea, pe termen lung, această abordare fragmentată a cercetării împiedică rezultatele de la impactul asupra vieții persoanele cu dizabilități — culminând cu un eșec general al domeniului de a avea cu adevărat impactul care a motivat-o.”

Aici vine piciorul bionic

Piciorul Open-Source este, după cum sugerează și numele, un picior bionic open-source care ar putea deveni sistemul hardware omniprezent pentru facilitarea creșterii în zona controlului protezelor. Designul este simplu (adică ușor de asamblat), portabil (ușor și alimentat de bateriile de la bord), economic (costă între 10.000 USD și 25.000 USD, comparativ cu protezele motorizate de peste 100.000 USD disponibile comercial), scalabile și personalizabil. Instrucțiuni detaliate sunt disponibile online pentru a le urma, iar Rouse și colegii săi chiar le vor construi și le vor expedia cercetătorilor atunci când nu este posibil să creeze unul singur.

În acest proces, proiectul urmărește să atingă trei obiective. Prima dintre acestea este identificarea unui design electromecanic care poate fi utilizat pentru sistemele robotice pentru genunchi și glezne, cu costuri reduse, de înaltă performanță, open-source. În al doilea rând, să înțelegem cum pot fi combinate strategii separate de control al protezelor pentru a beneficia de mers amputat. În cele din urmă, proiectul Open-Source Leg dorește să-și valideze sistemul open-source propus ca instrument de cercetare privind controlul protezelor. Dacă aceste obiective de cercetare pot fi îndeplinite, s-ar putea dovedi a fi schimbarea jocului pe care creatorii săi speră că va fi.

„În timpul vieții mele, vom vedea membre bionice care pot folosi informații neuronale, fie la nivelul nervului cortical sau periferic, pentru a ne spune mișcarea brută”, a spus Rouse. „Asta ne va oferi control fără a fi nevoie de senzori la bord.” Această revoluție, a spus el, se întâmplă deja. În timp ce mișcarea dexteroasă cu granulație fină ar putea dura mai mult decât atât, nu este neapărat un vis științifico-fantastic care este la multe vieți departe de a se întâmpla.

Și dacă oamenii își pot da seama cum să lucreze împreună, ar putea fi aici mult mai repede.

Recomandările editorilor

• Cum imprimarea 3D a schimbat pentru totdeauna lumea membrelor protetice