Главная
Наука
Изобретения и идеи
Новости
Архив статей

Техника
«Протезированное» будущее
Сегодняшние перспективы показывают, какой путь человечество прошло и какой еще предстоит пройти.

Протезы и другие подобные устройства проделали длинный путь, от огромных корсетов, до экзоскелетов, которые, например, используют паралимпийцы-бегуны. Теперь они уже приходят на забег со своими собственными двигателями, в которых поршни имитируют работу мышц. Эти устройства 21 века имеют датчики, обнаруживающие угол протезированного коленного сустава по результатам давления на искусственную стопу. Они детектируют всю активность протеза. Вся эта информация поступает в микроконтроллер, который представляет своего рода центральную нервную систему конечности и координирует действия, что обеспечивает плавное перемещение системы в пространстве.

«Протезированное» будущее

«В средней школе и институте со мной учился мой приятель, друг детства. Ему не повезло – в раннем возрасте была ампутирована нога. Со временем, он ловко научился передвигаться на костылях со скоростью обычного человека. После окончания школы, мы целой группой пошли в поход, и тот парень был с нами. То, что я тогда видел, было просто невероятно: он передвигался пешком по пересеченной местности при помощи костылей, и иногда, даже лучше и быстрее, чем остальные. Но примерно на полпути костыль сломался, и мой друг потерял способность к перемещению. Этот случай сильно врезался в мою память и тогда я задумался о том, что таким людям нужно нечто большее», - Майкл Голдфарб.

Протез ноги
Протез ноги

С тех пор прошло много лет, и сейчас, Майкл Голдфарб (Michael Goldfarb) – международный наблюдатель и эксперт, заведующий кафедрой механической инженерии им. Г.Форта Флаверса, профессор электротехники, электротехнической и информационной науки Университета Вандербильт, США. 

Основные проблемы. Координация движений

Как указывает профессор Голдфарб, основная проблема состоит в том, что активность протезов не до конца координируется с движениями всего тела. Говоря о бионических протезах, человеку потребуется много усилий, чтобы привести «ноги» в действие. Однако, в конечном итоге, координация все равно будет соблюдена.

Если же у вас есть роботизированные конечности, то процесс перемещения становится более сложным. Проблема в том, что устройство оснащено датчиками, которые реагируют на внешние факторы. В связи с этим возникает вопрос о том, как интегрировать роботизированную конечность в систему всего организма. Для этого гаджет должен быть в состоянии выяснить, что хочет человек, а затем выполнить действие, регулируя давление на необходимые механизмы. Когда вы выполняете шаг, робот должен делать тоже самое. Но из-за большой временной задержки активность не синхронизирована. И этого достаточно чтобы человек просто шел и не падал, но не достаточно, для, например, бега по лестнице. 

Как же интегрировать протезы в тело, чтобы оно чувствовало их «своими»? Есть несколько вариантов. При помощи датчиков, возможна запись активности сокращений из близлежащих мышц, что поможет предсказать желаемое движение. Так же можно брать информацию из нервов, считывая импульсы головного мозга. Можно даже имплантировать электроды непосредственно в моторную кору мозга. Хотя методы координации мыслительного органа и роботов находятся на стадии разработки, потрясающие результаты можно наблюдать уже сейчас. 

Протез руки
Протез руки

Другим наиболее трудным аспектом в этом вопросе, являются усилия человека. Особые сложности ждут людей с искусственными ногами, поскольку ее приходится поднимать и ставить на поверхность, не используя лодыжку. Основное решение ученые пока видят в самих людях, в конце концов, при длительном использовании, многие начинают к этому привыкать. Также, постепенно улучшая биомеханику конечностей, инженеры снижают нагрузку на суставы, планируя сделать ее минимальной. 

Балансировка

Вторая крупная проблема – баланс и устойчивость. Людям с протезами тяжело удерживать равновесие примерно так же,  как пожилым. Улучшение биомеханики в данном случае помогает лишь в вертикальном положении и снижает уровень истирания материалов. Сейчас ведутся большие работы по усилению подвижных частей, имитирующих работу мышц, и с каждым нововведением, люди с ограниченными возможностями чувствуют себя увереннее. Но сделать предстоит еще очень многое. 

Выводы

Успехи, которые были достигнуты в разработке роботизированных конечностей, удивительны с разных точек зрения. Прогресс в области измерения давления, автоматического движения и равновесия показывает всю многогранность и красоту структуры человеческого тела. Когда достигаются улучшения в области протезирования, мы начинаем понимать, насколько сложны, казалось бы, обычные движения, сколько мышц, крошечных связок и сухожилий задействовано в каждом из них. Как каждое изменение поверхности заставляет наше тело молниеносно, но в то же время плавно реагировать, удерживая вертикальное положение.

События, произошедшие в сфере медицинской робототехники, не только усиливают наши познания о человеке, но и также демонстрируют, сколько технологических прорывов было сделано в развитии датчиков, двигателей, насосов и микрочипов. Каждый протез представляет собой дизайнерский шедевр и новую ступень в медицине, биомеханике и нейробиологии.

Многие другие улучшения уже на пути. Некоторые из них были реализованы, например, в военной сфере и с каждым годом все больше искусственных конечностей поступает на рынок. По мере развития этой сферы ученые надеются, что в скором времени каждый нуждающийся человек сможет позволить себе снять ограничения и жить полной жизнью. Мы проделали долгий путь, но еще больший нам предстоит пройти.

 
comments powered by Disqus

Также читайте:

"Мэри Роуз" после кораблекрушения

Впервые, черепа и предметы интерьера затонувшего корабля Генриха VIII "Мэри Роуз" экспонируются онлайн....

Животный мир роботов

Когда мы говорим о роботах, то на ум приходят огромные стационарные механизмы, сделанные специально для выполнения рутинных или требующих ювелирной точности зад...

Мягкий робот

Исследователи из Гарвардского университета разработали полностью автономного и неуправляемого мягкого робота....

Сотовый звонок в сердце

Во время инфаркта на счету каждая секунда. Но пациент вынужден ждать врача, чтобы тот диагностировал причину и степень опасности приступа, прежде чем назначать ...

Мозг парализованной женщины смог управлять роботом силой мысли

Механическая рука может взять со стола бутылку, поднести ее ко рту человека, чтобы он утолил жажду. Простое действие, которое многие люди совершают по несколько...

Протезы и искусственные части тела

История создания и развития протезов. Протезирование с использованием современных технологий. Общественный резонанс, связанный с усилением возможностей человека...

Advertisement:
Последнее Самое популярное
Обнаружена область мозга, которая отвечает за «тот свет» Ученый из Бельгии представил необычную цепь доказательств 18 сентября 2016
"Яркость" глаз Как сделать цвет глаз более интенсивным? Могут ли люди иметь глаза, подобные животным. 11 сентября 2016
Правило пяти секунд опровергнуто Оказывается, бактерии могут испортить упавшую еду, а то, насколько быстро вы ее поднимете – абсолютно не важно. 10 сентября 2016
Большие молекулы Ученые создали гигантские молекулы, чьи размеры сопоставимы с бактериями. 09 сентября 2016
Почему жужжат пчелы? Исследователи из университета Аризоны выяснили, что еще одну функцию жужжания пчел. 08 сентября 2016
Двойное затмение и "Кольцо огня" Единственная вещь эффектнее двойной радуги -- двойное затмение 05 сентября 2016
Амадины выжимают воду из собственного жира Хитрые птицы, в сухих условиях, могут полагаться на накопленные белки, чтобы утолить жажду. 04 сентября 2016
Беспилотные wi-fi точки Морально устаревшие БПЛА RQ-7 Shadow будут использовать в качестве ретрансляторов беспроводных сетей. 14 ноября 2014
Дельфины и киты Дельфины и киты могут кричать от удовольствия. 20 августа 2014
Вояджер 1 Вояджер 1 мог не выйти в межзвездное пространство. 23 июля 2014
Четырехкрылый динозавр Ученые обнаружили новый вид динозавра - с четырьмя крыльями и необычно длинными перьями на хвосте. 17 июля 2014
Леонардо да Винчи в опасности Распад рисунка Леонардо да Винчи и безвредный метод отражения света от произведений искусства для выявления химических повреждений, вызывающих пожелтение бумаги. 13 июля 2014
Проблема деменции Кризис в разработке лекарственных средств против болезни Альцгеймера. 05 июля 2014
Помощники голода О влиянии астроцитов на голод и сытость. 04 июля 2014
Квартеты кварков Ученые пролили свет на загадочные частицы. 31 мая 2014
Не все способны наслаждаться музыкой Новое исследование предлагает взглянуть на людей, не испытывающих удовольствие при прослушивании музыки. 10 марта 2014
Шестое вымирание Вышла книга, предупреждающая о грядущем вымирании животных на Земле. 13 февраля 2014
Новые фотографии облаков с Марса. ESA опубликовала новые снимки зонда Mars Express. 22 января 2014
Робот, зависающий в воздухе. Изобретен робот, способный зависать в воздухе подобно медузе, зависающей в толще воде. 15 января 2014
Новая крупная вспышка на Солнце. 9 января 2014 г. на Земле будет сильная магнитная буря. 07 января 2014
Победы Барселоны привели к локальным "бэби-бумам" Хорошее выступление футбольной команды из Барселоны привело к росту рождаемости. 24 декабря 2013
От чего зависит фактура и форма сосульки? Ребристая поверхность обыкновенной сосульки зависит от концентрации соли в воде. 17 декабря 2013
Крокодилы охотятся с помощью палок Ученые заметили, что крокодилы подманивают птиц палками, которые те используются при строительстве своих гнезд. 16 декабря 2013
Сон позволяет мозгу смыть мусор Открытие может привести к улучшению способов лечения болезни Альцгеймера. 06 ноября 2013
Наиболее и наименее реалистичные психопаты в кино Маниакальный смех у психопатов встречается только в кино. Реальный же психопат внешне спокоен и не в... 13 февраля 2014
Человеческое тело в основном состоит из микробов Тысячи видов микробов живут в человеческом теле. Их влияние на нашу жизнь столь велико, что современ... 02 января 2014
Настоящие вампиры Летучие мыши далеко не единственные существа, питающиеся свежей кровью. Существует множество кровосо... 17 декабря 2013
Кордицепс однобокий В природе встречаются такие грибы, глядя на которые сомневаешься в том, что они не обладают разумом.... 18 ноября 2013
Мастерство природной маскировки Некоторые животные способны так искусно маскироваться, что их не может заметить не то что человек, н... 27 августа 2013
Вулкан Олимп на Марсе Гора Олимп на Марсе — самый большой вулкан среди всех известных в Солнечной системе. Его высота от о... 10 января 2013
Почему поют песчаные дюны Почему "поют" песчаные дюны - загадка, которая уже много веков пугает и притягивает человека. Удивит... 05 ноября 2012
Вспышка Каррингтона. Солнечный супершторм 1859 г. Солнечные вспышки происходят регулярно. Частота и мощность зависит от фазы солнечного цикла. Это явл... 19 сентября 2012
Найти кракена: Почему ученые должны искать морских монстров? Рассказы очевидцев, повстречавших странных морских животных, начались с момента освоения человеком м... 07 сентября 2012
5 мифов о Марсе Планета Марс - самая близкая к нам планета. Ее поверхность изучается уже почти десятилетие - с 2004 ... 20 августа 2012
Шаровая молния Помните, как в детстве наши родители и бабушки всегда предупреждали, чтобы мы закрывали окна и форто... 09 июля 2012
Безногие земноводные (червяги) - те еще амфибии Безногие земноводные выглядят как крупные черви или змеи, но являются отдельным отрядом. Они амфибии... 11 июня 2012
Животный мир роботов Когда мы говорим о роботах, то на ум приходят огромные стационарные механизмы, сделанные специально ... 31 мая 2012