مترجم: علي طالبيبيماران با سكته مغزي يا جراحات نخاعي معمولاً براي بازيابي توانايي راه رفتن يا تقويت عضلات خود، نياز به توانبخشي در حركت دارند. پوشيده «روبات كمك آموزشي» به عنوان يك روش براي كمك به پيشرفت فرايند نوتواني به سرعت در حال ظهور است. در يك پيشرفت بزرگ محققان دانشگاه بيهانگ در چين و دانشگاه آلبورگ در دانمارك اسكلت خارجي روباتيكي براي اندام تحتاني (روباتي پوشيدني) طراحي كرده‌اند كه براي راحتي بيشتر بيماران و تمايل به پوشيدن آنها و نو تواني در راه رفتن، داراي خاصيت حركات طبيعي زانو است.
اسكلت خارجي روباتيك آنها براي كمك به بيماران سكته مغزي و تقويت آمادگي جسمي خود، كمك به آموزش توانبخشي‌هاي جسمي در بيماران فلج يا براي افرادي كه براي انجام فعاليت‌هاي روزانه خود نياز به كمك دارند، در نظر گرفته شده است.
اسكلت‌هاي روباتيك خارجي چيز جديدي نيستند آنها به طور گسترده‌اي مورد مطالعه قرار گرفته و بسياري از طراحي‌ها بر اندام تحتاني متمركز شده‌اند. رويكرد اين تيم به جاي آن بر مفصل زانو، يكي از پيچيده‌ترين سيستم‌هاي مكانيكي در بدن انسان بوده و عنصري حياتي است كه در راه رفتن، تمركز دارد.
حركات مفصل زانو به وسيله ماهيچه‌هاي اسكلتي متعددي روي سطوح مفصلي و مركز چرخش آن ايجاد مي‌شود. محققان در اين فكر هستند كه شايد يك مكانيسم موازي شبيه به ماهيچه‌هاي اسكلتي بتواند براي طراحي يك مفصل زانوي زيستي مورد استفاده قرار گيرد.
ويهاي چن، استاد دانشكده علوم اتوماسيون و مهندسي برق در دانشگاه بيهانگ پكن در چين، چنين توضيح مي‌دهد:«طراحي جديد ما يك مفصل زانوي موازي را به نمايش مي‌گذارد كه در توانايي تقليد زيستي و سازگاري با اسكلت خارجي بهبود يافته است.»
به طور خاص اسكلت خارجي اين تيم يك ساختار حركتي سريالي موازي شامل يك درجه آزادي (DOF) واحد مفصل ران و -2 DOF از واحد مفصلي زانو در سطح ساجيتال را راه مي‌اندازد و يك مكانيسم موازي مسطح -2 DOF به تطبيق كامل حركت زانوي انسان (چرخش و سر خوردن نسبي) كمك مي‌كند.
هنگام پوشيدن يك روبات براي توانايي در راه‌رفتن تطبيق حركات، امري ضروري است. به عبارت ديگر در زمان پوشيدن اسكلت خارجي، حركات آن بايد هماهنگ و سازگار با حركات طبيعي بيمار باشد.
چن مي‌گويد:«در غير اين صورت باعث اعمال نيروي اضافي بر مفصل انسان مي‌شود و اين نيروي اضافي سبب ناراحتي و حركات غير طبيعي در بيمار مي‌گردد. براي بهبود در تطبيق روبات ما ساختار بدن انسان را مطالعه كرديم سپس بر اساس طراحي بيومتريك از اسكلت اندام تحتاني مدل خود را ساختيم.» بنابراين تيم مورد نظر براي كسب اين هدف، روي طراحي مكانيكي زيستي متمركز شدند.
اين طراحي اولين استفاده شناخته شده از مكانيسم موازي در مفصل زانو براي تقليد عضلات اسكلتي است. محققان در ادامه مي‌گويند:«طراحي ما وراي حل مشكل تطبيق در مفصل زانو مي‌رود و اين يك ساختار ساده است. برخلاف بيشتر اسكلت‌هاي خارجي قبلي، كه مفصل زانو را همانند يك مفصل پيني در نظر مي‌گرفت، طراحي ما دو درجه آزادي را براي حركات اسكلت خارجي، همانند حركات طبيعي بيمار فراهم مي‌كند.
تا آن‌جا كه به برنامه‌هاي كاربردي مربوط مي‌شود، نقش اصلي اسكلت خارجي كمك به بيماران سكته مغزي يا ضايعه نخاعي براي بازتواني آنها خواهد بود. ما قصد داريم كه پوشيدن آن را راحت كنيم و تجربه تمرين آساني را در اختيار مصرف‌كنندگان قرار دهيم. تيم ما همچنين در حال توسعه بازي‌هاي واقعيت مجازي هستند تا فرايند تمرين را لذت بخش‌تر سازند.
اين تيم به دنبال اين است كه اين اسكلت خارجي توسط سيگنال‌هاي الكتروميوگرافي بيماران (EMG) كه فعاليت الكتريكي ايجاد شده توسط عضلات را ثبت مي‌كند، كنترل شود به طوري كه در تمرين‌ها به صورت فعالانه‌تري عمل كنند.»
چن توضيح مي‌دهد:«ما مي‌توانيم از طريق الكتروانسفالوگرام (EEG) بيمار (سيگنال‌هاي مغزي) قصد انجام حركت را متوجه شويم و از آن براي كنترل مستقيم اسكلت خارجي استفاده كنيم. اين پيشرفت‌ها بايد كنترل راحتي را در اختيار قرار داده و باعث شود كه اسكلت خارجي همانند قسمتي از بدن عمل كند.»
منبع: ساينس ديلي
