Vedci z Univerzity vedy a technológie Číny vyvinuli vysoko obratnú robotickú protézu ruky, ktorá ponúka až 19 stupňov voľnosti (DOF), čím sa približuje k prirodzenému pohybu ľudskej ruky. Nová technológia má potenciál zlepšiť životy ľudí po amputácii, keďže umožňuje vykonávať bežné denné činnosti ako česanie vlasov, viazanie uzlov či hranie šachu s vyššou presnosťou a pohodlím. O téme informoval portál Interesting Engineering.

Ľudská ruka má celkovo 23 stupňov voľnosti, čo jej umožňuje široký rozsah pohybov a vysokú obratnosť. Bežné protézy majú zvyčajne iba 10 stupňov voľnosti, čo obmedzuje ich funkčnosť a možnosti uchopenia predmetov. Nová čínska protéza s 19 DOF poskytuje používateľom oveľa prirodzenejšie a komplexnejšie pohyby, čím sa približuje k skutočnej ruke.

Ľahká a výkonná vďaka pokročilým materiálom

Jednou z hlavných výziev pri vývoji robotických protéz je kombinácia vysokej flexibility s nízkou hmotnosťou. Protéza váži iba 0,37 kg, no vďaka inovatívnym materiálom dosahuje vysoký výkon a presnosť. Výskumníci použili zliatiny s tvarovou pamäťou (SMAs) ako umelé svaly, ktoré sa pri zahriatí vrátia do pôvodného tvaru a ponúkajú vysoký pomer výkonu k hmotnosti.

Okrem toho je protéza vybavená biomimetickým (prírodou inšpirovaným) systémom šliach, ktorý zvyšuje silu pohybu a zároveň minimalizuje odpor. Tento mechanizmus pomáha pri presnej kontrole pohybov prstov a zápästia. Protéza je vybavená 23 integrovanými senzormi, ktoré umožňujú presnú reguláciu pohybu jednotlivých kĺbov. V prstoch a zápästí sa nachádzajú citlivé senzory tlaku a pohybu, ktoré zabezpečujú plynulú manipuláciu s predmetmi.

Chladiaci modul v protéze obsahuje 38 SMA aktuátorov, ktoré zabezpečujú 19 aktívnych stupňov voľnosti. Tento systém riadi teplo generované pohonnými mechanizmami, čím umožňuje plynulú a bezpečnú prevádzku aj pri dlhšom používaní.

USTC

Ovládanie hlasom a vysoká dostupnosť

Protéza zvláda širokú škálu úloh, od bežných každodenných činností, ako je písanie alebo česanie vlasov, až po komplexnejšie úlohy, ako sú podávanie rúk, výmena vizitiek či používanie nožníc. Navyše dokáže ovládať smartfón a vykonávať zložité gestá vrátane posunkovej reči.

Jednou z najzaujímavejších funkcií tejto protézy je ovládanie hlasom, ktoré funguje vo viac ako 60 jazykoch a 20 dialektoch s presnosťou 95 % a rýchlou odozvou. Táto inovácia výrazne zjednodušuje používanie protézy a robí ju prístupnejšou pre širší okruh ľudí.

Podľa China Daily sa 60-ročný amputovaný pacient naučil protézu ovládať za menej ako pol dňa. Po krátkom tréningu úspešne absolvoval štandardné testy motorických schopností a funkčnosti ruky (SHAP a WMFT).