Протезы конечностей прошли длительный путь совершенствования, начиная от тяжелых, жестких «рук» и «ног» в прошлом. Но по-прежнему непросто создавать достаточно удобные и современные протезы без целого комплекта сложного оборудования.
В новом исследовании, проведенном в Корнельском университете, используется тщательно спроектированный и в тоже время простой и недорогой 3D-печатный механизм, обладающий прочностью и высокой скоростью.
Современные механические протезы рук могут стоить более 10 000 долларов, а двигатели высокого класса внутри них стоят сотни долларов. Конечно, есть более дешевые протезы, которые используют недорогие компоненты, но при этом протез руки может иметь жесткий и медленный захват или наоборот, что неудобно для пользователя.
Кевин О'Брайен и его коллеги разработали новый способ, позволяющий двигателю регулировать скорость и силу без использования сотен точно обработанных компонентов. В действительности, почти все элементы этого протеза могут делаться на 3D-принтере.
Пальцы руки управляются проходящими по ним гибкими тросами, такими же как и в других протезах, а в обычной руке подобную функцию выполняют сухожилия. Тросы могут натягиваться или ослабляться, чтобы пальцы меняли позиции. Эти действия производятся с помощью специальной катушки, от которой зависит точность движений протеза.
Но в искусственной руке ADEPT (адаптивно управляемой через эластомерные пассивные передачи) эти катушки имеют в центре гибкое цилиндрическое ядро, форму которого можно изменить, затянув вокруг него отдельное искусственное сухожилие. Когда это сухожилие свободно, сердцевина шире и вращается, производя быстрые, отзывчивые движения. Когда сухожилие затянуто, сердечник уменьшается в радиусе и, соответственно, увеличивается вращающий момент при уменьшении скорости.
«Преимущества эластомерных систем передачи заключаются в том, что их можно быстро напечатать на 3D-принтере (50 штук в час), они недорогие (менее $1 за элемент) и их можно делать во многих компактных форм-факторах», - пишут исследователи. По их оценкам, протез руки может быть собран менее чем за 500 долларов.
К сожалению, используемые материалы еще не совсем хорошо выдерживают нагрузку при длительном использовании. Рабочий ресурс элементов с постоянно меняющейся формой удалось довести до 25 000 срабатываний, после чего они еще остаются работоспособными, но с ухудшенными характеристиками. Тем не менее, это перспективный подход и его можно использовать в протезах рук, ног и в экзоскелетах.
Комментарии
(0) Добавить комментарий