Judėti padės egzoskeletas

Mokslo parkas
Nustatymai

Nelaimė ar sunki liga nebeleidžia judėti taip, kaip anksčiau? Mokslininkai siūlo nepasiduoti, ieško galimybių, kaip sukurti dirbtinius egzoskeletus kūnui ar atskiroms jo dalims. O idėjų jie semiasi gamtoje. Kietasparniai vabzdžiai, skruzdėlės, vėžliai, sraigės turi natūralius egzoskeletus, kurie padeda kūną apsaugoti nuo agresyvaus aplinkos poveikio ir padeda užtikrinti judėjimo aparato funkcijas.

VILNIUS TECH (buvusio Vilniaus Gedimino technikos universiteto) mokslininkai, Bio­mechanikos inžinerijos kated­ros Medicinos ir reabilitacinės technikos laboratorijos vedėjas Gintaras Jonaitis bei Biomechanikos inžinerijos katedros lektorius Donatas Lukšys šiuo metu kuria žmonėms padėsiančius dirbtinius egzoskeletus. Paprašėme mokslininkų papasakoti apie egzoskeletus, kurie didina žmogaus galimybes. Mokslininkų atradimais sutiko pasidalyti D. Lukšys.

Kaip kilo mintis sukurti dirbtinius egzoskeletus?

Tai yra vienas iš įdomiausių VILNIUS TECH Biomechanikos inžinerijos katedros studentų traukos, Medicinos ir reabilitacinės technikos laboratorijos vedėjo G. Jonaičio doktorantūros studijų objektų. Pati mintis kurti/modeliuoti egzoskeletus Biomechanikos inžinerijos katedroje vystoma seniai, siūlomos baigiamųjų darbų temos. Jų tikslas – sumodeliuoti ar sukonstruoti egzoskeletus, kurie gali būti taikomi labai plačiai – tiek pramonėje, tiek ir gydymo įstaigose, taip pat panaudojami pramogoms, praradus vieną ar kitą motorikos funkciją, buityje, kai sudėtinga atlikti kasdienius darbus.

Kodėl pasirinkote vabzdžius, o ne, pavyzdžiui, žvėris, paukščius?

Visų pirma, vabzdžiams yra reikalinga apsauga nuo aplinkos, tuo pačiu jie turi išlaikyti judėjimo aparato funkcionalumą. O kiti gyvūnai turi kitokius gamtos sukurtus kostiumus, kurie jiems padeda tiek apsisaugoti, tiek ir judėti. Pavyzdžiui, skraidantiems paukščiams kiek­vienas gramas yra svarbus, egzoskeletas jiems gerokai sutrumpintų nuskrendamą atstumą, dėl to jiems patogiau turėti mažą svorį ir išlaikyti manevringumą.

Ar egzoskeletus kuriate visam kūnui, ar atskiroms jo dalims?

Egzoskeletai yra klasifikuojami į tam tikras kategorijas, gali būti viršutinių galūnių, apatinių galūnių, viso kūno ar tik vienos galūnės, skirtas rankai ar kojai. Viskas priklauso nuo to, kokiam tikslui egzoskeletas yra kuriamas. Šiuo metu turime atskirus prototipus apatinei ir viršutinei žmogaus kūno daliai, kuriuos ateityje planuojame sujungti į bendrą viso kūno sistemą.

Kaip veiks jūsų sukurti prietaisai?

Egzoskeleto veikimas nėra sudėtingas, nes visą judesį atlieka servovarikliai, prie kurių prijungti tam tikri lankstai, o tie lankstai tvirtinami prie žmogaus galūnės, panaudojant įvairius tvirtinimo būdus. Valdymas gali būti sukuriamas naudojant inercinius ar taktilinius jutiklius, netgi panaudojant iš anksto suprogramuotas judesių sekas – jei pats žmogus sąmoningai negali valdyti savo galūnių. Vienas iš sudėtingiausių aspektų kuriant egzoskeletus – parašyti/sudaryti valdymo algoritmą/programą mikrovaldik­liui, kuris kontroliuoja judesį. Net viena maža klaida kode ar jutiklių duomenų nuskaityme gali baigtis sąnario išnarinimu ar netgi atviru lūžiu, nes mūsų sukonstruotame prototipe naudojami galingi servovarikliai. Dar vienas iššūkis, su kuriuo susiduriama kuriant egzosokeletą, – jo valdymas realiu laiku. Judesių kontroliavimo mechanizmai, kurie veikia žmogaus kūne, yra tobulai sukurti, o juos atkartoti egzoskelete yra gana sunku.

Ar tik įvairias negalias turintiems žmonėms reikės individualaus prietaiso?

Paskutiniu metu yra bandoma kurti universalius egzoskeletus, kad jie būtų lengvai pritaikomi žmonėms, turintiems įvairią negalią ar patyrusiems įvairias traumas. Viskas priklauso nuo to, ar egzoskeletas bus naudojamas gydymo įstaigoje, ar namuose. Jeigu jis bus naudojamas namuose, tai būtini tam tikri konstrukciniai ypatumai, tarkim, kad būtų lengva užsidėti ant kūno. Reabilitacijos įstaigose egzoskeletą galima panaudoti kaip treniruoklį, pavyzdžiui, pritvirtinus prie specia­laus stovo ar net kėdės ir uždavus veikti tam tikra programą, kai nustatomas judesių amplitudės dydis ir galūnių lankstymo dažnis.

Kokia komanda dirba prie egzoskeleto konstravimo?

Prie egzoskeleto kūrimo/konstravimo gali prisidėti beveik bet kas, tik reikia turėti geras mechanikos, elektronikos inžinerijos, taip pat ir programavimo žinias, bet tikriausiai vienas iš svarbiausių dalykų – bio­mechanikos ir anatomijos žinios. Tik sujungus kelių mokslo šakų žinias galima sukurti visavertiškai veikiantį egzoskeletą.

Eglė VARPIOTAITĖ

 

Rėmėjai

dnt_puslapyje_pirmas
SRTRF puslapyje