Мягкая перчатка на основе сотовых пневмоприводов для вспомогательного ухода и реабилитации.
В последние годы робототехники и компьютерщики разработали множество инновационных систем, которые могут помочь людям с физическими недостатками, улучшить качество их жизни и помочь в их реабилитации. Эти системы включают в себя мягкие носимые технологии, такие как умные вспомогательные перчатки.
Многие ранее разработанные «умные» перчатки были созданы с использованием тканевых пневматических приводов (FPA), которые по сути представляют собой текстиль, способный производить определенные движения. Хотя некоторые из этих систем достигли многообещающих результатов, они обычно могут производить лишь несколько движений с небольшой силой, что ограничивает их широкое использование в реабилитации и вспомогательном уходе.
Исследователи из Юго-Восточного университета в Китае недавно создали новую мягкую перчатку, которая обеспечивает гораздо большую выходную силу, чем другие перчатки, представленные в прошлом. Эта перчатка, представленная в Transactions on IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering , основана на мягком пневматическом приводе с сотовой структурой.
«Обычные FPA обычно обладают ограниченной выходной силой, что ограничивает применение таких перчаток», — пишут Цзяньвэй Лай, Айгуо Сун и коллеги в своей статье.
«В этой статье представлена разработка нового сотового пневматического привода (HPA), сконструированного с использованием гибкого покрытия из термопластичного полиуретана (ТПУ) методом горячего прессования или ультразвуковой сварки».
HPA, лежащий в основе работы новой умной перчатки, выполняет движения, сгибая и складывая подушку безопасности, а это означает, что она не полностью зависит от физических деформаций и высокого давления воздуха. Благодаря своей уникальной конструкции привод позволяет пальцам на перчатке сильнее сгибаться под углами и захватывать предметы с большей силой.
«По сравнению с ранее использовавшимися пневматическими приводами на основе двухслойной ткани (DLFPA), HPA обеспечивает значительное увеличение конечной выходной силы на 862%», — объяснили Лай, Сонг и их коллеги. «Она может создавать усилие наконечника 13,57 Н при давлении 150 кПа. Интеграция HPA в мягкую пневматическую перчатку позволяет облегчить различные виды повседневной деятельности».
Чтобы оценить свою мягкую перчатку, исследователи провели серию клинических испытаний с участием девяти пациентов, которые потеряли способность правильно двигать рукой после инсульта и проходили физическую реабилитацию. Этих пациентов просили двигать пальцами с помощью перчатки на основе HPA и без нее.
Во время их клинических испытаний. Исследователи использовали два теста, чтобы оценить силу, с которой двигаются пальцы, и силу захвата. Это позволило им оценить влияние перчатки на способность пациентов двигать пальцами, удерживать предмет, а также оценить степень, в которой пациенты могли адекватно использовать свои руки.
«Результаты эксперимента показывают, что при помощи перчатки пястно-фаланговые (MCP) и проксимальные межфаланговые (PIP) суставы пальцев пациентов достигали углов 87,67 ± 19,27 ° и 64,2 ± 30,66 ° соответственно», — сказали Лай, Сун и их коллеги.
«Кроме того, средняя сила кончиков пальцев достигла 10,16 ± 4,24 Н, средняя сила захвата достигла 26,04 ± 15,08 Н, а степень выполнения повседневных функций у пациентов увеличилась с 39% до 76%. Эти результаты показывают, что мягкая перчатка эффективно помогает в движениях пальцев и значительно улучшает повседневную деятельность пациентов».
В будущем мягкие перчатки на основе HPA, разработанные этой командой исследователей, могут быть коммерциализированы и внедрены в учреждениях здравоохранения в качестве инструмента для реабилитации после инсультов или травм. Кроме того, его можно будет дополнительно модернизировать и использовать в качестве протеза, позволяя людям, которые обычно не могут двигать руками, выполнять основные ручные задачи.
Теги: полимеры, протез
