IT

Sukūrė prietaisą, padidinantį fizines žmogaus galimybes: kuo jis išskirtinis?

Redakcija · 2021-05-25 08:20

Natūralius egzoskeletus gamtoje sutinkame gana dažnai. Juos turi kietasparniai vabzdžiai, skruzdėlės, vėžliai, sraigės. Jie padeda apsaugoti kūną nuo agresyvaus aplinkos poveikio, prisideda prie judėjimo aparato funkcionalumo užtikrinimo. Žmonės, norėdami atstatyti prarastas judėjimo funkcijas, praplėsti savo galimybes, pradėjo ieškoti būdų, kaip sukurti dirbtinius egzoskeletus savo kūnui ar atskiroms jo dalims. Tokius, kurie galėtų atlikti įvairias užduotis. Vienas iš pagrindinių šio prietaiso tikslų – padidinti fizines žmogaus galimybes. Tiesa, jie gali padėti ir sergantiems. Pavyzdžiui, patyrusiems insultą atstatyti prarastas judėjimo galimybes.

Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) mokslininkai, Biomechanikos inžinerijos katedros Medicinos ir reabilitacinės technikos laboratorijos vedėjas Gintaras Jonaitis bei Biomechanikos inžinerijos katedros lektorius Donatas Lukšys šiuo metu taip pat kuria dirbtinius egzoskeletus, padėsiančius žmonėms. Kuo jie išskirtiniai?

Egzoskeletų pritaikomumas

Nuotrauka Gintaro Jonaičio.

Sveikatos priežiūros specialistams, besirūpinantiems pacientais, itin reikalingas fizinių galimybių padidinimas tiems pacientams, kuriuos reikia kelti iš lovos ar vartyti, kad nesusidarytų pragulos. Egzoskeletas suteikia galimybę vienam darbuotojui atlikti sunkius ir sudėtingus fizinius darbus.

Egzoskeletai taip pat gali būti pritaikomi ir reabilitacijoje. Kaip žinoma, kuo anksčiau pradedama reabilitacija sunkias traumas patyrusiam pacientui, tuo greičiau jis gali grįžti normalų gyvenimą.

Sutrikus motorinėms funkcijoms, pavyzdžiui, atsiradus nevalingam galūnių drebėjimui, sergant Parkinsono liga ar esencialiniu tremoru, nykstant raumenims dėl amiotrofinės sklerozės – šiuos prietaisus taip pat galima sėkmingai panaudoti.

„Jie, atpažinę parazitinius virpesius, gali šiuos eliminuoti atitinkama servopavarų valdymo programa. Apie 400 m. naudojamas neįgaliojo vežimėlis – dar viena sritis, kurioje sėkmingai galima panaudoti egzoskeletų galimybes“, – teigia G. Jonaitis.

Perspektyvios sritys – buitis, pramonė, kur naudojantis šiais įrenginiais galima perimti dalį ar net visą žmogui tenkantį darbo krūvį.

Egzoskeletus galima panaudoti netgi pramogoms, pavyzdžiui, išplečiant virtualiosios realybės galimybes.

Unikali pagalba ir reabilitacijos srityje

Atlikti moksliniai tyrimai parodė, kad reabilitacijoje kaip treniruokliai taikomi egzoskeletai suteikia geresnį reabilitacijos efektyvumą, palyginus su tradicine reabilitacija. Vienas iš pagrindinių egzoskeletų privalumų yra tas, kad jie – lengvai perprogramuojami.

„Pavyzdžiui, jei pacientui paskirta konkreti reabilitacijos programa, ją galima nustatyti vienu mygtuko paspaudimu. Dar vienas svarbus aspektas atliekant reabilitaciją – egzoskeletus galima naudoti ir namuose, nereikia numatytu laiku vykti į gydymo įstaigą“, – pasakoja D. Lukšys.

Norint užtikrinti reabilitacijos efektyvumą, prie egzoskeleto ar paties paciento pritvirtintais jutikliais registruojami ir stebimi kritiniai parametrai, kurie patvirtina ar reabilitacija atliekama efektyviai. Būtina atkreipti dėmesį, kad mūsų kūnai vadovaujasi labai paprastu principu: jei kažkurios kūno dalys ar organai nenaudojami, jie pradeda atrofuotis. Dėl to sudarant reabilitacijos programas, svarbu atkreipti dėmesį, kad reabilitacijos pradžioje egzoskeletas perimtų didžiąją dalį ar net visą žmogaus kūno svorį. Vėliau, pavyzdžiui, gyjant klubo sąnariui, apkrovos palaipsniui būtų sugrąžinamos natūraliam kūno judėjimo aparatui. Taip būtų išvengiama raumenų, sausgyslių ir kaulų nykimo.

Idėja gimė dirbant su studentais

Egzoskeletų, kaip ir bioninių galūnių projektavimas, iš pradžių domino kaip puiki edukacinė priemonė studentams, vaizdžiai pademonstruojant kaip, pavyzdžiui, servovarikliuku traukiama virvutė, kuri judina mechaninius šarnyrus, gali atkartoti žmogaus rankos judesį.

„Dabar visa tai pamažu perauga į realių problemų sprendimą pagal fizinių asmenų užklausas, kuriant individualizuotas dirbtines sistemas, galinčias atstatyti natūralias judėjimo funkcijas, padedančias susitvarkyti su pačiais įvairiausiais motoriniais sutrikimais“, – teigia VILNIUS TECH ekspertas G. Jonaitis.

Kuriant egzoskeletus įdomiausia būna tuomet, kai suprojektuota biomechatroninė sistema pradeda dirbti ir judėti taip, kad tampa lyg natūrali kūno dalis, jos pratęsimas.

Galimybė prisidėti prie technologijų kūrimo žmonėms skatina nesustoti ir kurti tokias pagalbines sistemas bei dalinantis patirtimi, skaityti paskaitas, suteikti patirtį būsimiems inžinieriams, kurie ateityje galės realizuoti savo idėjas, padėti savo aplinkai.

Prietaiso veikimo principas – koks jis?

Standaus egzoskeleto konstrukcija projektuojama taip, kad galėtų perimti žmogaus kūno motorines funkcijas: segmentai su servopavaromis tvirtinami prie žmogaus rankų, kojų, liemens. Jei kuriamas lankstus, „minkštas“ egzoskeletas, naudojamas dirbtinių raumenų kostiumas, kuris atkartoja žmogaus galūnių raumenų išdėstymą. Egzoskeletai dėl valdymo ir naudojimo ypatumų priskiriami prie „žmogaus-roboto“ sąsajos (angl. Human-robot interface – HRI) įrenginių.

„Pagal poreikį gali būtų naudojama apatinių arba viršutinių galūnių, viso kūno mechatroninė sistema. Sistemos servopavarų ar dirbtinių raumenų valdymas atliekamas mikrovaldikliais pagal gaunamus signalus iš inercinių, taktilinių ar biosignalų jutiklių. Tiesa, atskirais atvejais gali būti naudojamas suprogramuotos judesių sekos. Jei egzoskeletas naudojamas reabilitacijai, kaip treniruoklis, jis gali būti tvirtinamas prie specialios konstrukcijos stovo arba netgi kėdės“, – pasakoja Biomechanikos inžinerijos katedros lektorius D. Lukšys.

Kaina priklauso nuo atliekamų funkcijų

Egzoskeleto sukūrimo kaina priklauso nuo to, kokias funkcijas jis turės vykdyti, koks turės būti tikslumas, patikimumas, pavarų jėgos momentai. Fizinių komponentų kaina svyruoja nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių eurų.

Programinei įrangai, tyrimams, pritaikant sistemą konkrečiai veiklai, dažniausiai skiriama didžiausia investicijų dalis, kuri atskirais atvejais gali siekti ir kelis šimtus tūkstančių ar net milijonus eurų.

„Tobulai suderinta biomechatroninė sistema nevaržo žmogaus judesių, padeda jam realiu laiku atlikti įvairias užduotis. Kuriant egzoskeleto apatinę ir viršutinę dalis VILNIUS TECH laboratorijoje, buvo pasinaudota MITA priemonėmis „Inostartas“. Tai leido įsigyti aukščiausio technologinio lygmens servopavarų, mikrovaldiklių, tyrimams reikalingų inercinių, taktilinių jutiklių“, – teigia G. Jonaitis.

Agnė Augustinaitė
Ryšių su visuomene skyriaus specialistė
Vilniaus Gedimino technikos universitetas

 

NAUJIENOS

Šakių r.: Jokūbonių k., Jokūbonių g., laukuose, kombainas prispaudė vyrą, kuris dėl patirtų sužalojimų pristatytas į Kauno…

NAUJIENOS

Kalvarijoje: Suvalkų g., sunkiasvoris automobilis „Mercedes-Benz“, vairuojamas blaivaus vyro, galimai kliudė ant važiuojamosios…

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Sav., Kataučiznos k., vyras smurtavo prieš moterį

Maistas

Gudrybė, kaip sutaupyti: korėjietiškiems „gyoza“ koldūnams, picoms ir ledams „Iki“ skelbia „1+1“ pasiūlymus

Trumpi vaizdo įrašai

NAUJIENOS

Šakių r.: PK kreipėsi vyras, kuris pranešė, kad jungdamasis prie galimai netikro „Regitros“ interneto puslapio ir įvedęs…

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Pavogti du nešiojamieji kompiuteriai

NAUJIENOS

Marijampolės sav.: Įsibrovus į jai priklausančios sodybos sandėliuką, pavogti įvairūs įrankiai ir metaliniai daiktai

NAUJIENOS

Šakiuose: Bažnyčios g., pas vyrą rasta galimai augalinės kilmės narkotinė medžiaga – marihuana

ELTAELTA rekomenduojaSvarbiausios Lietuvos ir pasaulio naujienos
ELTA.lt →
Šaltinis: ELTA
NAUJIENOS

Marijampolėje: P. Armino g., sustabdžius automobilį BMW, transporto priemonėje rasta galimai augalinės kilmės narkotinė medžiaga –…

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

NAUJIENOS

Marijampolėje: Sporto g., kalėjimo teritorijoje sulaikytas vyras, kuris galimai ieškojo narkotinių medžiagų. Patikrinus vietą,…

NAUJIENOS

Marijampolėje: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Kybartuose, Vištyčio g., automobilis „Audi A4“, kurį vairavo blaivus vyras, pėsčiųjų perėjoje kliudė į ją įžengusį…

Aktualijos

Maistas

Kainos, dėl kurių verta perrašyti savaitgalio meniu: „Iki“ pigiau šviežias viščiukas broileris, lašiša ir bulvės

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: PK kreipėsi vyras, kuris pranešė, kad prisijungęs prie banko paskyros ir suvedęs prisijungimo duomenis, iš banko…

NAUJIENOS

Marijampolėje: Pavogtas mobiliojo ryšio telefonas „Samsung“

Verslas

Pirkėjai pasiūlė – „Iki“ įgyvendino: nuo patogesnės programėlės iki pokyčių parduotuvėse

NAUJIENOS

Kazlų Rūdoje: M. K. Čiurlionio g., blaivus vyras smurtavo prieš kitą vyrą bei apgadino vonios kambario duris. Padaryta apie 600…

NAUJIENOS

Marijampolėje: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

Krašto žmonės

NAUJIENOS

Marijampolėje: Pasipriešino ir sužalojo policijos pareigūną

NAUJIENOS

Kazlų Rūdos sav.: Jūrės mstl., pas vyrą rasta galimai augalinės kilmės narkotinė medžiaga – marihuana

NAUJIENOS

Šakių r.: Sav., Kudirkos Naumiestyje, prieš vyrą smurtavo pažįstamas asmuo. Nukentėjusysis dėl patirtų sužalojimų pristatytas į…

NAUJIENOS

Marijampolės sav.: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Sužalojo vyrą, kuris, suteikus med

NAUJIENOS

Aplinkosaugininkai rudenį tęs ežerų ir tvenkinių taršos kontrolės reidus

NAUJIENOS

Darbdaviams vyresni darbuotojai tampa vis didesne vertybe

Sportas ir renginiai

NAUJIENOS

Marijampolės sav.: Pavogtos betoninės plokštės

NAUJIENOS

Lietuvoje pradedamas Gimstamumo ir šeimos tyrimas: duomenys padės priimti tinkamus sprendimus

Maistas

Kriaušių pyrago paslaptis – sviestas: kaip iškepti gardų desertą rudens vakarams

Verslas

Jūsų idėja gali pakeisti „Iki“: trečioji klientų valdyba keliaus po skirtingus Lietuvos regionus

NAUJIENOS

Vilkaviškio r.: Prie automobilio vairo įkliuvo neblaivus vyras

NAUJIENOS

Šakiuose: Nepriklausomybės g., viešoje vietoje, rastas vyro kūnas be išorinių smurto žymių

NAUJIENOS

Marijampolės sav.: Triobiškių k., iš ūkio teritorijos vyras galimai pavogė moteriai priklausantį automobilį „Opel Frontera“. Tą pačią…

NAUJIENOS

Marijampolėje: Mokolų g., neblaivi (2,11 prom.) moteris smurtavo prieš neblaivų (2,52 prom.) sugyventinį. Įtariamoji sulaikyta

NAUJIENOS

Šakiuose: Šaulių g., viešoje vietoje, nepažįstamas asmuo smurtavo prieš vyrą

NAUJIENOS

Šakių r.: Jokūbonių k., Jokūbonių g., laukuose, kombainas prispaudė vyrą, kuris dėl patirtų sužalojimų pristatytas į Kauno…

Į viršų