ساخت چکمه‌های رباتیک برای بهبود زندگی مبتلایان به اختلالات تعادل

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، چکمه‌های رباتیک که رفلکس‌های مافوق بشری را ارائه می‌دهند، می‌توانند به تعادل کمک کنند. یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که کلید افزایش تعادل، داشتن چکمه‌هایی است که می‌توانند سریع‌تر از زمان واکنش انسان عمل کنند. وقتی افراد سر می‌خورند یا می‌لغزند، واکنش‌های آن‌ها برای به دست آوردن تعادل بسیار کندتر از آن است که برخی ماشین‌ها می‌توانند عمل کنند. برای انسان و سایر حیواناتی که پا دارند، حسگر‌های بیولوژیکی سیگنال‌هایی را به سیستم عصبی ارسال کرده و سپس عضلات را روشن می‌کنند. ربات‌ها می‌توانند بسیار سریع‌تر عمل کنند و از سیم‌ها به جای اعصاب برای ارسال سیگنال‌های خود استفاده کنند. اما ربات‌ها هنوز در تعادل بدن نامناسب هستند، زیرا هنوز نمی‌توانند واکنش انسان‌ها در هنگام به چالش کشیدن تعادل را تقلید کنند.

مهندسان بیومکانیک و محققان فیزیولوژی توانبخشی به دنبال پاسخ این پرسش هستند که آیا ربات‌های پوشیدنی، مانند اسکلت بیرونی اندام تحتانی یا پروتز‌ها می‌توانند تعادل را بالاتر و فراتر از یک خط پایه طبیعی بهبود بخشند. محققان در Georgia Tech و Emory از یک طبقه موتوری استفاده کردند تا فرش را از زیر پای شرکت کنندگان جوان بیرون بکشند. از آن‌ها خواسته شد که تعادل خود را حفظ کنند، اما گاهی لغزش آنقدر زیاد بود که مجبور بودند برای جلوگیری از افتادن بر روی زمین، قدمی بردارند. سپس با چکمه‌های رباتیک این آزمایش مجددد انجام شد، پاسخ سریع‌تر از حد انتظار بود و به شرکت‌کنندگان برای حفظ تعادل کمک زیادی شد.

با استفاده از سونوگرافی، می‌توانیم به زیر پوست نگاه کنیم تا ببینیم چگونه عضلات ساق پا در حین لغزش کشیده می‌شوند. محققان کشش عضلانی سیگنال‌های حسی حیاتی مورد نیاز سیستم عصبی را برای شروع واکنش تعادل تولید کردند. سپس سیگنال‌های کشش ماهیچه ساق پا را حذف کردند، اما سیگنال‌های کنترلی به همان عضلات در پاسخ به سیستم عصبی ادامه یافت. این یافته نشان می‌دهد که سیستم عصبی مجموعه‌ای از رفلکس‌های ساده است که به کشش عضلانی موضعی واکنش نشان می‌دهد، اما برای جمع‌آوری اطلاعات از سرتاسر بدن کمک گرفته تا هم در ایستادن و هم در راه رفتن ثابت بماند.

احتمال سقوط و زمین خوردن‌ یکی از دلایل اصلی کاهش سلامتی به خصوص در سنین میانسالی است. استفاده از ربات‌های پوشیدنی برای کمک به تحرک به ویژه برای حفظ تعادل، از دیرباز رویای دانشمندان و مهندسان بوده است. اما تحقیقات تا به امروز بر ارائه کمک‌های برقی برای آسان‌تر کردن، راه رفتن سریع‌تر یا طولانی‌تر متمرکز بوده است. به غیر از تعداد انگشت شماری از دستگاه‌های تحقیقاتی، ربات‌های پوشیدنی تاکنون تمرکز زیادی روی تعادل نداشته است. اما پیشرفت‌های فناوری در دهه گذشته فرصت‌های جدیدی را برای ربات‌های پوشیدنی در حفظ تعادل ایجاد می‌کند.

سایر محققان در سراسر جهان نیز در حال تطبیق سیستم‌های اسکلت بیرونی موجود برای کمک به تعادل هستند؛ آن هم با استفاده از الگوریتم‌های کنترلی الهام‌گرفته از بیولوژیک که ممکن است به مرور زمان سریع‌تر از پاسخ بازتابی انسان واکنش دهند.

این مطالعه اثبات مفهومی است که نشان می‌دهد اسکلت‌های بیرونی می‌توانند تعادل را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل‌شده در طول یک کار ساده همانند ایستادن بدون مشکل تعادل بهبود بخشند. کار‌های زیادی باید انجام شود تا ربات‌های پوشیدنی بتوانند به تعادل در زندگی روزمره کمک کنند و زندگی افراد مبتلا به اختلالات تعادل مانند افراد مسن یا افراد مبتلا به سکته مغزی یا آسیب نخاعی را بهبود بخشند. برای توسعه هوش مصنوعی که می‌تواند خطر افتادن را پیش‌بینی کند و تعادل فراانسانی شخصی‌سازی‌شده را ایجاد کند، به مطالعات بیشتری نیاز خواهد بود.

انتهای پیام/۱۱۰/