Вітаю Вас ГістьСереда, 28.06.2017, 03:16

ІНТЕЛЕКТ.UA


Головна » 2012 » Грудень » 7 » Екзоскелет та штучні м`язи рухатимуть солдат та інвалідів
13:39
Екзоскелет та штучні м`язи рухатимуть солдат та інвалідів
Солдати американських сухопутних військ можуть легко ламати руками товсті дошки, без зусиль підіймати сто кілограмові вантажі та робити десятки віджимань за один підхід. Такі надприродні можливості їм дає спеціальний костюм – екзоскелет. Його розробили вчені для армійців – щоб розвантажити м’язи вояків, збільшити їхню силу та витривалість.  

Євген Осадчий, завідувач науково-дослідної лабораторії факультету кібернетики КНУ імені Тараса Шевченка

Екзоскелетон у розумінні кібернетичному  – це керівний пристрій, тобто такий пристрій, який допомагає не просто підтримувати вагу, а програмує рухи людини, програмує рухові м’язи, програмує цілеспрямованість дій. Наприклад, для військових що це може дати? Наділи апарати, запрограмували, приміром, єдиноборство. Коли людина займається єдиноборством, їй треба навантажувати певні групи м’язів, обмежувати рухи. Можна запрограмувати цей апарат і він буде штучним чином створювати опір для тих груп м’язів, коли людина тренується.

Ідею екзоскелета вчені запозичили в самої природи: тіло багатьох комах укрите зовнішнім міцним каркасом – це додає їм сили, витривалості і робить невразливими в багатьох випадках. Приміром, мурахи можуть піднімати вантажі, що у сто разів перевищують їхню вагу, а падаючи із хмарочоса, лишаються неушкодженими.

Перший екзоскелет з’явився у 60-х роках минулого століття в Америці. Надівши його, людина легко піднімала 110-ти кілограмовий вантаж,  докладаючи при цьому зусиль, як для підняття 4-ри кілограмового. Але сам апарат важив аж 680 кілограмів, що обмежувало його використання.

Наступні модифікації пристрою були орієнтовані на військову галузь. 2007-го американці представили каркас, який підвищує витривалість у 20 разів. Сьогодні триває робота над підводними екзоскелетами.

Якщо американські винахідники екзоскелета працюють насамперед для військовиків, то їхній український колега – Євген Осадчий переконаний: такі розробки в першу чергу потрібні інвалідам. Ще 20 років тому він виготовив перший каркас, який підняв з ліжка паралізовану людину.




Євген Осадчий, завідувач науково-дослідної лабораторії факультету кібернетики КНУ імені Тараса Шевченка

Наші апарати можуть не тільки підсилювати, але і навантажувати. Тобто можна цей апарат надівати на людину і задавати програмовано навантаження на певні групи м’язів, програмувати рухи, які потрібно.  Вони розв’язують надзвичайно складні проблеми опорно-рухового апарата.

Екзоскелетон Євгена Осадчого застосовують для лікування й реабілітації хворих із порушеннями в роботі опорно-рухового апарата, зі спинномозковими травмами, переломами хребта, ревматоїдним артритом, ДЦП, вивихами суглобів, з переломами чи ампутацією кінцівок.
Пристрій  кріпиться до тулуба. У нього вмонтовані штучні суглоби, які програмує лікар і залежно від діагнозу фіксує статично, або відтворює їхню динамічну функцію.

На відміну від закордонних аналогів тренажер Євгена Осадчого механічний, йому не потрібне джерело живлення – працює від рухів людини. Крім того, пристрій важить усього 3,5 кілограма, тоді як інші зразки – до 70-ти. Екзоскелетон, як трансформер: його можна моделювати, доповнювати різними елементами.  Матеріали також використовуються різні: комбінації металів, титанові й алюмінієві сплави, пластик, шкіра.


Юрій Барчина, завідувач відділення відновлювальної ортопедії та реабілітації спінальних хворих КМКЛ №4

При определенных его настройках аппарат позволяет проводить вертикализацию пациента, воспроизводить функцию ходьбы (проводить имитацию ходьбы), а со временем по мере восстановления двигательных функций нижних конечностей позволяет обучать пациентов ходьбе с дополнительной опорой и к безопорной ходьбе.

Лікар Юрій Барчина працює з пацієнтами, які мають тяжкі захворювання або травми хребта. З винахідником Євгеном Осадчим взаємодіє вже п’ять років. За цей час допомогли багатьом людям і в Україні, і за кордоном. Осадчий пригадує, як до нього звернувся військовий з Росії Володимир Титов.
Чоловік дістав вогнепальне поранення і його паралізувало. Вже півроку користується екзоскелетоном і може не просто пересуватися, а й навіть долати сходи.


Юрій Барчина, завідувач відділення відновлювальної ортопедії та реабілітації спінальних хворих КМКЛ №4

Для начала в аппарате мы можем восстанавливать мышечно-суставное чувство нижних конечностей, что очень важно для дальнейшего восстановления мышечной системы нижних конечностей и тазового пояса, а в дальнейшем по мере того, как наращивается сила мышц, идет восстановление функций ходьбы, что является конечной частью нашего лечения.

23-річний Дмитро Щербатюк два роки тому взимку впав зі схилу і вдарився шиєю об дерево. І як наслідок - важкі переломи, дві операції: йому встановили спеціальну систему із шурупів і пластин, які підтримують хребет. Сьогодні він уперше скористався розробкою українського винахідника.


Дмитро Щербатюк, пацієнт

Повільно-повільно, але йде. Я раніше, коли ще сюди приїхав, то взагалі був лежачий, я був, як колода. Звичайно слабкі м’язи, проходять імпульси погано, та все ж я вже можу ходити, ви бачили, стояти, раніше я і стояти не міг узагалі. Мене хилитало, кидало, я піднятися не міг, нічого…

Дивлячись на пацієнтів, які заново вчаться ходити за допомогою екзоскелетона, Євген Осадчий радіє. Винахідництвом він займається все життя і має багато різних розробок, але цю вважає найбільш потрібною людям. Саме тому виклав креслення в Інтернеті, щоб пристрій могли виготовити ті, кому це справді необхідно. Так, він можливо не заробить великих грошей, як американці, на своєму винаході, проте багатьом людям, які втратили надію, поверне повноцінне життя.

Першокурсник та учень Малої академії наук Сергій Дегтярьов також вважає, що хвороба чи травма – не привід відмовлятися від повноцінного життя. Адже сучасні технології дають змогу відтворювати людські органи чи виготовляти їх аналоги. Молодий винахідник сконструював протез -  штучну руку, яка може виконувати функції справжніх м’язів.

Сергій Дегтярьов, учень Малої академії наук України

Штучні м’язи побудовані практично на основі роботи людських м’язів за рахунок скорочення. Ці м’язи працюють на електромагнітних синусоїдах постійного струму, які приводять у роботу пальці руки.

Винахідник створив корпус руки із пресованого паперу. У нього помістив м’язи, які працюють за допомогою електромагнітного пристрою - іржостійких сталевих трубок або синусоїд. У циліндричний сталевий корпус вкладається струмопровідна обмотка, з обох сторін він закривається металевими кришками, на одну з них монтується сердечник,  на другу – якір. Між ними залишається робоча щілина. При проходженні електрики якір втягується всередину – і рука рухається. Зовні сталеві трубки обмотуються мідним дротом для регулювання щільності струму. Рука працює від 18-вольтного джерела живлення.



Сергій Дегтярьов, учень Малої академії наук України

У неробочому стані шток, який входить в синусоїди, практично повністю витягнутий із самого синусоїда. При проходженні струму по синусоїду виникає електромагнітне поле і воно втягує в себе цей шток. За рахунок цього у нас згинається або розгинається палець руки.

Сергій ретельно розрахував розміри всіх елементів, щоб рука ефективно працювала. В такому вигляді, як зараз, вона піднімає невеликий вантаж – 100 грамів. Але це дослідний екземпляр: на ньому учень відпрацьовував сам механізм роботи. В перспективі така штучна рука оперуватиме десятками кілограмів. Винахідник каже: вона може знадобитися не лише інвалідам.


Сергій Дегтярьов, учень Малої академії наук України

Можна виконувати ремонтні роботи на ядерних електростанціях, не посилаючи людей на неминучу загибель, тому що велике опромінення радіонуклідами призводить до смерті. А так можна будувати роботів і відправляти їх на ремонтні роботи. Також і воєнні експедиції і т.ін. І навіть польоти в космос, коли не буде можливості повернутися назад на Землю.

Штучні м’язи вже багато років створюють і за кордоном, але використовують інші принципи і орієнтуються передовсім на оснащення роботів. Один із останніх винаходів американських учених – м’язи на основі наночастинок зі сплаву титану і нікелю: вони в тисячу разів потужніші від людських і виконують команди за одну десяту секунди. Також розроблено м’язи, які працюють завдяки перетворенню хімічної енергії: спеціальний трос покривають каталізатором і пропускають крізь нього пари метанолу, водню і кисню. Тепло, що виділяється, змушує його рухатися.

Сергій ознайомився з багатьма закордонними розробками, коли працював над своїм проектом. Помітив: увесь світ конструює роботів, які виконують певні функції: прибирають, готують, працюють на заводах. Але юний винахідник, так само як і його старший колега Євген Осадчий, переконаний: перш за все потрібно створювати засоби, які б замінювали втрачені або хворі органи і допомагали людині почуватися здоровою і  повноцінною.
Переглядів: 2024 | Додав: Admin | Рейтинг: 0.0/0
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Новини науки
Інформ-партнер
Наше опитування
Чи є в Україні бізнес, який підтримує дитячий інтелект?
Всього відповідей: 749
ПОДІЇ
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
ПОШУК