З YouBionic ідеальний протез можна надрукувати власноруч

Дивлячись на Залізну Людину, італійський дизайнер технологій Федеріко Чіккарезе тримає білу пластикову руку, оснащену різнокольоровими дротами, підключеними до електронного розподільчого щита. Він збирається розпочати демонстрацію своєї руки YouBionic. У вікні за його спиною сідає сонце – в Мілані вечір – а зліва від нього плакат Тоні Старка в натуральну величину в металевих обладунках.

“Це мій асистент, – жартує Чіккарезе. “А також мій герой і натхнення, тому що він дбав про людство”.

Він повертає руку, і її білі крейдяні пальці стискаються в кулак. Потім вони розтискаються і долоня знову відкривається. Нарешті, вказівний і великий палець утворюють коло, як ніби тримають маленький, делікатний предмет.

• Потрібен костюм на Хелловін в останню хвилину? Подивіться на ці вбрання для 3D-друку
• Кращі 3D-принтери вартістю до 500 доларів
• Усередині квесту з 3D-друку ідеально смачного стейка

Ми сприймаємо ці рухи як належне; ми всі робимо їх тисячу разів на день, не замислюючись.

Ми сприймаємо ці рухи як належне, ми всі робимо їх тисячу разів на день, не замислюючись. Але для людей, які втратили руки або пальці, ці прості дії є недосяжними. Взятися за дверну ручку неможливо, не кажучи вже про те, щоб тримати ручку або рахувати решту. Чіккарезе взявся вирішити цю проблему. Його рука YouBionic може виглядати як наукова фантастика, але механізм її роботи напрочуд простий, каже він.

Коли ми хочемо обхопити пальцями склянку або взяти аркуш паперу, наш мозок посилає сигнали м’язам. Ці сигнали проходять через нашу центральну нервову систему до м’язів у вигляді електричних імпульсів. В організмі здорової людини ці сигнали призводять до відповідних м’язових скорочень, таких як рухи та згинання пальців. В організмі ампутанта мозок продовжує генерувати сигнали, але вони не доходять до місця призначення, бо частини тіла відсутні. Але якщо до м’язів частини руки, що залишилася, прикріпити електроди, то можна зчитувати імпульси і переводити їх у рухи руки – нехай і пластмасової.

Електричні імпульси відрізняються за силою, що призводить до скорочень різного масштабу і рухів різної амплітуди: менші імпульси призводять до менших рухів, більші – до більших.

За словами Чіккарезе, це перетворення є досить простим завдяки Arduino – типу мікроконтролера, який дозволяє створювати роботизовані пристрої, що взаємодіють зі світом за допомогою датчиків, які всмоктують інформацію (в даному випадку за допомогою електродів), та актуаторів – маленьких двигунів, які змушують механічні частини рухатися. “Електрика є у всіх м’язах нашого тіла, – каже Чіккарезе. “Коли мозок посилає імпульс м’язу, датчик зчитує його і переводить в число, пропорційне скороченню, а потім відправляє це повідомлення на мікроконтролер”.

Для зчитування електричних імпульсів одного м’яза потрібно три електроди. Для того, щоб рука YouBionic працювала, Чіккарезе розміщує червоний електрод в центрі м’яза, синій – в кінці, а чорний – в напрямку до кістки, що знаходиться поруч з м’язом. У майбутньому, для покращення рухів, він планує використовувати електроди на декількох м’язах.

Він передбачає, що люди з ампутованими кінцівками зможуть оновлювати апаратне та програмне забезпечення своїх кінцівок так само, як ми оновлюємо свої смартфони.

Але це лише частина привабливості руки YouBionic. Інша – простота виготовлення. Її пластикові частини надруковані на 3D-принтері з нейлонового пилу. В процесі, який називається спіканням, лазерний 3D-принтер нагріває пил і формує з нього необхідні пластикові деталі. “Зараз я надсилаю креслення в компанію, яка його друкує”, – каже Чіккарезе, але в майбутньому це можна буде робити вдома. За допомогою дещо іншої 3D-технології, такої як Fused Deposition Modeling, яка створює деталі шляхом нашарування пластику, клієнти YouBionic зможуть самостійно, легко і дешево друкувати свої деталі для рук. Arduino, який працює на апаратному забезпеченні з відкритим вихідним кодом, також недорогий, тому Чіккарезе очікує, що руки YouBionic будуть дуже доступними.

Він передбачає, що люди з ампутованими кінцівками зможуть оновлювати апаратне та програмне забезпечення своїх кінцівок так само, як ми оновлюємо наші смартфони. Якщо є оновлення для програмного забезпечення Arduino, яке змушує палець стискатися швидше, просто завантажте код. Якщо є оновлення для великого пальця, яке дозволяє краще тримати ручку, 3D-друк нової частини великого пальця, а застарілу викинути.

“У майбутньому люди зможуть оновлювати свою біонічну руку, завантаживши та роздрукувавши найновішу 3D-модель”, – каже він. Наразі рука повністю пластикова, за винятком дротів, але він планує додати на неї гумові плями, щоб покращити ефект стискання.

Чіккарезе каже, що його технологію можна масштабувати і для людей з ампутацією ніг. Але він також робить крок далі. Він вважає, що навіть здорові люди можуть знайти третю руку корисною в деяких ситуаціях. Чому б не дати додаткову руку – роботизовану незламну кінцівку, яка не відчуває болю – пожежнику чи комусь іншому, хто працює в екстремальних умовах? Та й астронавтам, які ремонтують поверхні своїх кораблів, руки, що працюють поза скафандрами, теж можуть стати в нагоді.

“Я починав цей пристрій як протез, але він може мати багато застосувань”, – каже Чіккарезе. “Я сподіваюсь, що зможу зробити щось для людства, як Залізна людина”.

Дизайнер човнів вдень і шанувальник роботів вночі, Чіккарезе почав експериментувати з біонічною рукою близько року тому. “Мені 33 роки. Проектувати човни – це добре, чому б і ні, але я хотів зробити щось важливе для людства”, – каже він, додаючи, що планує дозволити ампутованим людям протестувати YouBionic у 2015 році.

“У Твіттері я поспілкувався з батьком 5-річної дитини, у якої немає п’яти пальців на руці. Він чекає, коли я закінчу, щоб його син зміг спробувати його”.

Рекомендації редакції

• Боротьба з футбольними травмами за допомогою 3D-друкованих, гіперперсоналізованих щитків
• Ось що, на думку штучного інтелекту, який аналізує тренди, стане наступною великою подією в технологіях
• Майбутнє створення речей: Зсередини еволюції 3D-друку з Formlabs
• Ідея подарунка на День батька: Ці дешеві 3D-принтери продаються менш ніж за $300
• 50-річна лабораторія Кремнієвої долини, яка практично винайшла сучасні комп’ютери

Source: digitaltrends.com