|
Rękawica do rehabilitacji
|
|
|
Miękka robotyka ma zastosowanie w rehabilitacji i budowie protez. Już dziś używane są na przykład rękawice wyposażone w siłowniki, które stymulują ruchy palców u osób z porażeniem mięśni. Siłę ich działania można dokładnie dostosować do potrzeb pacjenta – wartości dla każdego palca są podane w niutonach. Co jednak najważniejsze, rozmiar rehabilitacyjnych rękawic, sztucznych łokci czy nawet ramion można bardzo łatwo dopasować.
|
Miękki, znaczy lepszy
Niektóre cechy miękkich robotów dają im przewagę nad twardymi. Deformowalne korpusy pozwalają im lepiej dostosować się do otoczenia. W kontakcie z człowiekiem istnieje niewielkie ryzyko zranień, czego niestety nie można powiedzieć o maszynach zbudowanych ze stali i plastiku. Ponadto okazuje się, że nowy rodzaj automatów jest wyjątkowo mocny – naukowcom z Instytutu Inżynierii Inspirowanej Biologią im. Hansjörga Wyssa na Uniwersytecie Harvarda udało się stworzyć miękkie siłowniki wyposażone w wewnętrzny szkielet, zdolne do podniesienia ładunku o masie tysiąckrotnie przekraczającej ich własną. Działają dzięki różnicom ciśnień wody lub powietrza zamkniętego w elastycznej „skórze”.
Zakres ruchów takiego robotycznego mięśnia jest naprawdę duży – może nie tylko się kurczyć, ale również skręcać w dowolnej osi lub chwytać przedmioty. Co jednak najważniejsze, projekt jest bardzo prosty i nie wymaga drogich materiałów. Wystarczy poliester, PCV, PVA, guma silikonowa lub folia TPU. Nic nie stoi na przeszkodzie, by zrobić robota z substancji ulegającej rozpuszczeniu w wodzie lub nawet... jadalnej!
Poruszające się dzięki różnicom ciśnień siłowniki, używane przez miękkie roboty jako odnóża czy manipulatory to jednak nie koniec możliwości. Na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej, pod kierownictwem Michaela Dickeya, powstają narzędzia zbudowane z hydrożelu. Ta elastyczna, przejrzysta substancja, w której woda zmieszana jest z cząsteczkami polimerów, może być utwardzana za pomocą impulsów elektrycznych. Podczas badań do porcji hydrożelu wprowadzano elektrodę z jonami miedzi, co powodowało jego odkształcenie. Naukowcy badają możliwości związane z utwardzaniem hydrożelu w precyzyjny sposób tak, by spowodować konkretne efekty – na przykład chwycenie czegoś miękką, żelową pęsetą. Zespół z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej planuje opracować „biologicznie kompatybilne narzędzia”, do precyzyjnego dawkowania leków, kierowania wzrostem komórek czy służące jako rusztowanie dla wzrastających tkanek. A to tylko próbka możliwości miękkiej robotyki w medycynie...
Lalka jak żywa
Wyobraźmy sobie młodego, niedoświadczonego chirurga przeprowadzającego swoją pierwszą operację. Każdy musi się kiedyś nauczyć zawodu, ale żaden pacjent nie chciałby być obiektem ćwiczeń.
W sukurs przychodzi program ImPACT, którego pomysłodawcy proponują użycie bardzo precyzyjnych, wyposażonych w sensory, lalek dla początkujących chirurgów. Adepci medycyny mogliby na nich testować swoje umiejętności. Modele mają na tyle dokładnie odzwierciedlać reakcje ludzkiego ciała, by mogły posłużyć również jako obiekty rozmaitych badań – na przykład przy testowaniu działania robotów medycznych. Już same gałki oczne sztucznego człowieka stwarzają możliwość ćwiczenia zabiegu leczenia jaskry, a także witrektomii (usunięcia błony przedsiatkówkowej). W głowie lalki znajduje się realistycznie wyglądający mózg do treningu operacji przeprowadzanych z endoskopem wprowadzanym przez nos pacjenta. Inny model ma dokładnie odwzorowaną sieć naczyń krwionośnych wraz z czujnikami, rejestrującymi uszkodzenia czy naciski – to z kolei służy lekarzom do ćwiczenia operacji przeprowadzanych wewnątrz naczyń krwionośnych.
