KADA MIŠIĆI POSTANU KOMANDA ZA ROBOTSKU ŠAKU
Nova generacija robotskih i protetičkih sistema pokazuje kako električna aktivnost ljudskih mišića može direktno da postane komanda za mehanički pokret. Princip se zasniva na elektromiografiji (EMG). Senzori postavljeni na podlakticu registruju veoma slabe električne signale koji nastaju kada se mišići kontrahuju. Elektronika ih zatim obrađuje i pretvara u naredbe za pokretanje prstiju. Sličan pristup već je demonstriran u istraživanjima 3D štampanih protetičkih šaka. U njima jačina mišićnog signala može da određuje i brzinu pokreta ili snagu hvata.
U opisanom konceptu, podaci sa senzora mogu se bežično proslediti procesoru, koji prepoznaje nameravanu radnju i aktivira male motore smeštene u konstrukciji šake. Na taj način korisnik ne mora da koristi klasične prekidače ili spoljašnje komande. Sama kontrakcija mišića postaje signal za otvaranje, zatvaranje ili drugi pokret. Istraživanja su pokazala da ovakav princip može da omogući i proporcionalnu kontrolu, odnosno da jača kontrakcija proizvede snažniji ili brži pokret proteze.
3D ŠTAMPA OTVARA VRATA JEFTINIJIM PROTOTIPOVIMA
Posebno važan deo ovakvih projekata jeste 3D štampa, jer omogućava da se oblik šake prilagođava korisniku i da se pojedinačni delovi relativno lako menjaju ili ponovo izrade. Raniji istraživački prototipi kombinovali su 3D štampane komponente sa standardnim mikrokontrolerima, EMG senzorima i servo-motorima, pokazujući da funkcionalna protetička šaka može biti napravljena od relativno dostupnih elektronskih komponenti. Jedan takav istraživački rad opisuje 3D štampanu šaku čijim su prstima upravljali servo-motori na osnovu EMG signala registrovanih sa podlaktice.
To otvara i šire pitanje dostupnosti protetičke tehnologije. Pored medicinski razvijenih sistema, istraživačka zajednica već godinama eksperimentiše sa otvorenim dizajnom i 3D štampom kako bi se pojednostavila izrada i omogućilo lakše prilagođavanje uređaja. IEEE je, recimo, predstavio projekat 3D štampane mioelektrične šake koja koristi EMG narukvicu, Arduino kontroler i motore za promenu položaja prstiju.
OD EKSPERIMENTA DO FUNKCIONALNE PROTEZE
Ipak, između prototipa napravljenog od dostupnih komponenti i medicinski pouzdane proteze postoji značajna razlika. Prava mioelektrična proteza mora da bude dovoljno precizna, izdržljiva i bezbedna za svakodnevnu upotrebu. Obrada EMG signala zahteva filtriranje i pravilno tumačenje veoma slabih električnih aktivnosti. Savremeni istraživački sistemi zato koriste različite metode obrade signala kako bi razlikovali željene kontrakcije od šuma i nenamernih pokreta.
Upravo zbog toga 3D štampana robotska šaka kontrolisana mišićima za sada predstavlja pre svega zanimljiv pravac razvoja, a ne jednostavnu zamenu za komercijalne medicinske proteze. Ipak, kombinacija jeftinijih senzora, mikrokontrolera, bežične komunikacije i 3D štampe pokazuje kako bi se u budućnosti mogli razvijati sistemi. Oni bi bili lakši za popravku, prilagođavanje i nadogradnju. Ideja je jednostavna, ali tehnološki značajna. Električni signal nastao u ljudskom telu može da pređe put od mišića do procesora, a zatim da se gotovo trenutno pretvori u pokret veštačkih prstiju.