Θα μπορούσε η απάντηση στα προβλήματα κινητικότητας να είναι τόσο εύκολη όσο το τράβηγμα ενός παντελονιού; Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Jonathan Rossiter του πανεπιστημίου του Μπρίστολ αποκάλυψε πρόσφατα ένα πρωτότυπο ζευγάρι ρομποτικών παντελονιών που ελπίζουν ότι θα μπορούσαν να βοηθήσουν μερικά άτομα με ειδικές ανάγκες να περπατούν χωρίς άλλη βοήθεια.
Ως μηχανικός που μελετά τους τρόπους να βοηθά τους ανθρώπους με τραυματισμούς της σπονδυλικής χορδής κινούν πάλι τα άκρα τους, συνειδητοποιώ με ακρίβεια πώς η απώλεια κινητικότητας μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα ζωής ενός ατόμου και πώς η αποκατάσταση αυτού του κινήματος μπορεί να βοηθήσει. Με δεδομένο τον τεράστιο αριθμό των ατόμων με αναπηρίες (πάνω από 6, 5 εκατομμύρια άτομα με προβλήματα κινητικότητας στο Ηνωμένο Βασίλειο) και τον γηράσκοντα πληθυσμό μας, συσκευές που βελτιώνουν την κινητικότητα θα μπορούσαν να βοηθήσουν ένα μεγάλο τμήμα του πληθυσμού.
Ωστόσο, παρά τα 50 χρόνια έρευνας, αυτό το είδος τεχνολογίας σπάνια υιοθετήθηκε εκτός του εργαστηρίου. Είναι λοιπόν η νέα εξέλιξη των ρομποτικών παντελονιών σε μια σειρά μαθημάτων για να πάρει τελικά μια τεχνολογία εργασίας κινητικότητας στο σπίτι;
Σε αντίθεση με την άκαμπτη ρομποτική συσκευή της κινούμενης ταινίας Wallace και Gromit The Wrong Trousers, τα νέα λεγόμενα "σωστά παντελόνια" χρησιμοποιούν μαλακούς τεχνητούς μύες για να δημιουργήσουν κίνηση, καθώς και να αξιοποιήσουν τους πραγματικούς μυς του χρήστη. Αυτοί μιμούνται τους ανθρώπινους μύες να παράγουν μια δύναμη απλά με το να γίνουν συντομότεροι και να τραβούν και τα δύο άκρα.
Συνδυάζοντας διάφορους τεχνητούς μυς, τα βοηθητικά παντελόνια μπορούν να μετακινήσουν μια άρθρωση όπως το γόνατο και να βοηθήσουν τον χρήστη με κινήσεις όπως η ανύψωση από μια καρέκλα. Επειδή οι τεχνητοί μύες είναι ελαστικοί και μαλακοί, είναι ασφαλέστεροι από τους παραδοσιακούς κινητήρες που χρησιμοποιούνται σε άκαμπτα ρομποτικά εξωσκλημάτια που αν και ισχυρά είναι δύσκαμπτα και άβολα.
Οι ερευνητές έχουν προτείνει αρκετές διαφορετικές ιδέες για το πώς να συντομεύσουν τους τεχνητούς μύες και να δημιουργήσουν κίνηση. Ένας σχεδιασμός προσαρμόζει την έννοια των μυών του αέρα, οι οποίες είναι αποτελεσματικά μπαλόνια που επεκτείνονται πλευρικά και συντομεύονται σε μήκος καθώς γεμίζουν με αέρα.
Ένας άλλος προτεινόμενος σχεδιασμός χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να συντομεύσει έναν τεχνητό μυ που κατασκευάζεται από ένα πήγμα τοποθετημένο ανάμεσα σε δύο πλάκες χαλκού. Το πήκτωμα έλκεται σε περιοχές υψηλής τάσης. Δημιουργώντας έτσι δύο διαφορετικές τάσεις στις πλάκες αναγκάζει τη γέλη να συρρικνωθεί γύρω από ένα από αυτά, φέρνοντάς τις πιο κοντά και να συντομεύσει το μυ.
Μια άλλη τεχνολογία που ενσωματώνεται στα βοηθητικά παντελόνια είναι η λειτουργική ηλεκτρική διέγερση (FES). Τα ηλεκτρόδια που υφαίνονται στα παντελόνια που βρίσκονται σε στρατηγική θέση πάνω από τους μυς, μπορούν να στείλουν ειδικά σχεδιασμένα ηλεκτρικά ρεύματα στο σώμα για να καταλάβουν το κανάλι επικοινωνίας μεταξύ του εγκεφάλου και των μυών και να κατευθύνουν απευθείας τους μυς να συστέλλονται. Χρησιμοποιώντας υπάρχοντες μύες και παρακάμπτοντας τον εγκέφαλο, τα βοηθητικά παντελόνια μπορούν ακόμη και να διατάξουν τους μύες που οι χρήστες θα δυσκολευτούν να χρησιμοποιήσουν μόνοι τους (για παράδειγμα, λόγω εγκεφαλικού επεισοδίου).
Τα παντελόνια μπορούν επίσης να βοηθήσουν τους χρήστες που αγωνίζονται να σταθούν για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα χάρη σε ειδικά κατασκευασμένα πλαστικά τιράντες γόνατος που σκληρύνουν καθώς κρυώνουν. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας των στηριγμάτων επιτρέπει στο γόνατο να κινηθεί ή να ασφαλίσει στη θέση του για να διατηρήσει τη στάση του χωρίς μεγάλη προσπάθεια που χρειάζονται οι μύες (πραγματικές ή τεχνητές).
Άλλα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν αυτόματο ιμάντα, χρησιμοποιώντας μηχανισμό παρόμοιο με τους μυς του αέρα, για να είναι εύκολο και ασφαλές να τοποθετείτε και να αφαιρείτε τα παντελόνια.
Οι ερευνητές προτείνουν τη δημιουργία ενός ενσωματωμένου ηλεκτρονικού συστήματος που λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με την κίνηση και την κατάσταση του χρήστη από αισθητήρες ενσωματωμένους σε παντελόνια και ελέγχει όλα τα συστήματα ώστε να προσαρμόζουν τις κινήσεις στις ανάγκες του χρήστη. Τα ηλεκτρονικά θα επιτρέπουν στους χρήστες να ελέγχουν την κίνηση τους μέσω των χειριστηρίων που είναι απλά πλεγμένα στο παντελόνι. Η πρόκληση θα είναι ο χρόνος της κίνησης των τεχνητών μυών και η ηλεκτρική διέγερση των πραγματικών μυών σε απάντηση της στάσης του χρήστη.
Άλλες προκλήσεις
Τα σωστά παντελόνια είναι μοναδικά στην προσέγγισή τους στη συγχώνευση της έρευνας αιχμής και των καθιερωμένων τεχνικών σε ένα ενιαίο πρωτότυπο. Εκτός από την καινοτομία των ρομποτικών παντελονιών, αυτό που καθιστά τη συσκευή τόσο επιτακτική ως πρακτική βοηθητική τεχνολογία είναι το γεγονός ότι μπορεί να προσαρμοστεί σε πολλούς διαφορετικούς χρήστες. Αυτό δημιουργεί την ελπίδα ότι θα μπορούσε να υιοθετηθεί ευρέως σε περίπτωση αποτυχίας άλλων προηγούμενων εγχειρημάτων.
Ωστόσο, αυτό είναι μόνο το πρωτότυπο. Ένα προϊόν εργασίας είναι πιθανόν τουλάχιστον πέντε χρόνια μακριά και πρέπει να απαντηθούν σημαντικά ερωτήματα για να φτάσετε σε αυτό το στάδιο. Πού θα αποθηκεύσει όλη την ισχύ που χρειάζεται; Πώς μπορούν όλα τα συστήματα να είναι μικροσκοπικά και ενσωματωμένα στα παντελόνια, ώστε να μην γίνονται ογκώδη και αδέξια να φορούν; Μπορεί ο ελεγκτής να προβλέψει την καλύτερη ενέργεια που πρέπει να λάβει, εν μέσω της συνεχώς μεταβαλλόμενης πολυπλοκότητας των πραγματικών περιβαλλόντων όπου οι χρήστες θα περπατούν;
Ωστόσο, άλλες τεχνολογίες έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο τα παντελόνια. Οι διασυνδέσεις εγκεφάλου-υπολογιστή που μπορούν να αποκωδικοποιήσουν τα σήματα του εγκεφάλου χρησιμοποιούνται τώρα σε συστήματα που βοηθούν τους παραλυμένους ανθρώπους να κινηθούν και πάλι. Ο έλεγχος των βοηθητικών παντελονιών με σκέψη θα μπορούσε να κάνει ένα βήμα πιο εύκολο για πολλούς ανθρώπους.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Ιωάννης Δημήτριος Ζουλίας, Μεταδιδακτορικός ερευνητής στη βιοϊατρική μηχανική, Πανεπιστήμιο Reading
