Stworzono protezę nogi z kolanem umiejącą z łatwością omijać przeszkody

Kategorie: 

Źródło: Utah COE

Amerykańscy inżynierowie opracowali nowy algorytm sterowania aktywnymi protezami nóg powyżej kolana, umożliwiający użytkownikowi pokonywanie przeszkód. Algorytm monitoruje ruch kikuta i koryguje trajektorię protezy na każdym kroku, włączając w to mocniejsze ściskanie nogi, jeśli to konieczne - twierdzą autorzy artykułu w Science Robotics.

 

Istnieją dwa główne rodzaje amputacji kończyn dolnych i od nich zależy, jak wygodne będzie noszenie protezy. Jeśli noga zostanie amputowana poniżej kolana, osoba może kontrolować ruchy, zginając kolano, a proteza może kontrolować tylko kąt stawu skokowego.

 

Jeśli amputacja została wykonana powyżej kolana, to potrzebna jest znacznie bardziej złożona proteza i algorytm jej kontroli. Musi ona prowadzić kąty w dwóch stawach i odpowiadać za większość nogi. Zwykle osoby z amputowaną nogą powyżej kolana używają protez półaktywnych, które nie mogą w pełni uzupełnić funkcji kolana, a zwłaszcza nie ułatwiają pokonywania przeszkód.

 

Tommaso Lenzi i jego koledzy z University of Utah stworzyli algorytm dla aktywnych protez kolanowych, który pozwala im rozpoznać, kiedy dana osoba chce podnieść nogę, aby przejść przez przeszkodę. Inżynierowie wykorzystali opracowaną wcześniej protezę w swojej poprzedniej pracy i skupili się na algorytmie sterowania jej działaniem.

 

W rzeczywistości twórcy zdecydowali się przenieść część kontroli protezy na człowieka. Kiedy osoba napotyka przeszkodę, nad którą może przejść, mocniej dociska udo i podudzie do siebie podczas kroku i dalej wysuwa udo do przodu. W związku z tym, mierząc ruch biodra, proteza może rozpoznać kąt nachylenia przekraczający wartość progową i zrozumieć, że silnik kolana powinien mocniej dociskać dolną część nogi do uda.

 

Inżynierowie opracowali prosty algorytm, który na każdym kroku dynamicznie zbiera parametry ruchu nogi z akcelerometru, w tym pozycję, przyspieszenie i prędkość, aktualizuje zaplanowaną trajektorię ruchu protezy i wydaje niskopoziomowe polecenia do silnika kolana.

 

Testy protezy na trzech ochotnikach wykazały, że potrafią oni dowolnie sterować ruchem protezy i pokonywać przeszkody o różnej wysokości do 20 centymetrów wysokości. Autorzy zaznaczają, że będą kontynuować pracę. Planują oni przeprowadzić badania na większej próbie, a także bezpośrednio porównać skuteczność nowego algorytmu z protezami pasywnymi i aktywnymi, pracując pod kontrolą innych algorytmów.

 

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen

Skomentuj