07.09.2016 в 16:16   iforester

Технологического института Массачусетса (MIT) улучшает протезы напечатанные на 3d принтере

 Инновации Технологического института Массачусетса (США) способствовали созданию обратной тактильной связи и температурных индикаторов 3D-печатных протезов верхних человеческих конечностей, не прибегая к помощи электроники.

Сотрудниками лаборатории при институте, занимающейся техническими разработками, производится совершенствование дизайна этих искусственных органов и осуществляется улучшение двигательной функции пальцев. Кроме того, проводятся исследования возможности придания им осязаемости, не используя электронные компоненты. С помощью этих исследований предполагается повысить функциональные свойства искусственных конечностей, применяемых в программе е-NABLЕ и других подобных разработках.

Простота в производстве 3D-печатных протезов способствовала их популяризации в волонтерской среде. Однако недорогие искусственные конечности, полученные 3D-печатным способом по-прежнему функционально весьма ограничены.

Первым шагом в их усовершенствовании явилось устройство, подобное ваге, механизму, равномерно распределяющему тягу нескольких лошадей в одной упряжке. Применяемый в протезе, такой механизм исключает блокировку одного пальца, который при этом неизбежно блокирует все другие пальцы и делает невозможным охват ими предметов нестандартных форм. Новый тягловый механизм позволяет каждому пальцу совершать движения независимо от других. Протезы е-NABL уже обладали подобным механизмом для 4-х пальцев. Однако разработчики МИТ создали приводы и для больших пальцев, добившись при этом еще и более привлекательного дизайна.

Еще одной перспективной инновацией является механизм, с помощью которого образуется обратная тактильная связь. Она представляет собой несколько гнущихся трубок, имеющих на концах полые мягкие подушечки. Трубку интегрируют в пальцы и заливают в нее воду. Один конец трубки с подушечкой выступает в роли чувствительного окончания пальца, в тоже время другой опирается на предплечье. По идее конструкторов, человек с таким протезом непременно должен почувствовать воздействие перепадов давления в трубке в случае прикосновения пальцами к поверхностям предметов.

Кроме того, конструкторы придумали использовать для изготовления таких протезов специальные термопластики, которые могут выступать в роли тепловых индикаторов. Меняя при нагревании свой цвет, они вполне могут визуально указывать хозяину протеза на прикосновение к небезопасному для пластика раскаленному предмету.

Все вышеперечисленные конструкции имеют одну важную цель – максимальное удешевление протеза. Именно поэтому в ни не применяются электронные и электромеханические компоненты. В тоже время лабораторией ведется работа по созданию электромеханических протезов с применением бионического управления. Однако по сравнению с другими бионическими протезами механизм МИТ стоит относительно недорого. На данный момент удалось добиться его себестоимости в 350 американских долларов, а основные его механические компоненты вполне могут совмещаться с простыми тяговыми конечностями е-NABLE. Просто крепление сенсоров осуществляется над отдельными мускулами, а регулировка двигателей производится при помощи Аuduino. Предназначены они для пользователей, утратившими конечность выше локтя.

 

Конструкция допускает произвольное крепление любых сенсоров к любым мышцам. К примеру, когда пользователем сжимаются грудные мышцы, это закладывается в программу в качестве сигнала для сжатия руки в локте, а при выгибании спины – для сжатия кисти. Применяемые в механизме двигатели дают возможность поднимать груз весом до 10 килограммов. Но на данный момент существует преграда в конструкционном пределе прочности компонентов из пластика.

Комментарии: