Exoskelette in verschiedenen Größen und Formen erfreuen sich in den letzten Jahren wachsender Beliebtheit. Einige wurden mit dem Ziel entwickelt, die Mobilität und Effektivität der Soldaten zu erhöhen, während andere dazu bestimmt sind, behinderten Menschen ein normales Leben zu ermöglichen. Ähnliches Merkmal für alle istdass sie einen starren Rahmen aus Aluminium oder anderen festen Materialien verwenden.
Yong-Lae-Park, Assistenzprofessor für Robotik an der Carnegie Mellon University, behauptet, dass er ein weiches, tragbares Gerät erfunden hat, das die Rehabilitation von Patienten mit Beinverletzungen unterhalb der Kniehöhe unterstützen könnte. Das Gerät besteht aus weichem Kunststoff und Verbundmaterial und stellt die Funktion von Muskeln, Sehnen und Bändern wieder her und reduziert den Druck über dieverletzter Bereich.
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Professor Park arbeitete mit Wissenschaftlern des Universität von Südkalifornien, MIT und Harvard-Universität. BioSensik, ein in Massachusetts ansässiges Unternehmen, das im Bereich tragbarer Körpersensoren arbeitet, war ebenfalls an dem Projekt beteiligt. Laut Parken, der gleiche Ansatz könnte auf die Entwicklung von Geräten zur Rehabilitation der anderen Gliedmaßen und Gelenke des Körpers angewendet werden. Oder sogar um ein komplettes weiches Exoskelett zu schaffen, das die Kraft und Geschwindigkeit des Trägers erhöhen kann. Das klingt ähnlich wie bei einigen Videospielen und futuristischen Filmen, richtig?
Das Gerät besteht auch aus pneumatischen künstlichen Muskeln PAMs, leichten Sensoren und einer speziell entwickelten Steuerungssoftware, die es dem System ermöglicht, die natürliche Bewegung des Knöchels nachzubilden. Das Projekt wurde dem gemeldet.Bioinspiration & Bionik-Zeitschrift.
Das Gerät würde Menschen mit verschiedenen Erkrankungen des Fußes und Knöchels im Zusammenhang mit Zerebralparese, Multipler Sklerose und Schlaganfall oder amyotropher Lateralsklerose helfen. Senkfuß sollte dieser Liste hinzugefügt werden, der Vorfuß fällt aufgrund von Schwäche oder Lähmung ab. Spitzfußgehört zur gleichen Kategorie von Erkrankungen, die durch eine Einschränkung der Knöchelbeugefähigkeit gekennzeichnet sind.
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Die jetzt verwendeten Knöchelorthesen können den Gang unterstützen, aber ihre längere Verwendung kann zu Muskelschwund führen, da sie die Nutzung einiger Beinmuskeln einschränkt. Auf der anderen Seite sind aktive Geräte in der Lage, den Gang effektiv zu unterstützen und die neuromuskuläre zu unterstützenAktivität zusammen damit. Auch die meisten starren Exoskelette haben nur einen einzigen Drehpunkt. Im Gegensatz dazu kann sich der Knöchel in viel mehr Richtungen bewegen.
'Die Einschränkung eines traditionellen Exoskeletts besteht darin, dass es die natürlichen Freiheitsgrade des Körpers einschränkt', sagte Parken.
Die Knöchelbewegung wird im Allgemeinen von vier Muskeln gesteuert, drei befinden sich im Vorderbein und der vierte befindet sich im Rücken. Das Gerät verfügt über vier PAMs, die diesen Muskeln entsprechen, was einen sagittalen Bewegungswinkel von 27 Grad ermöglicht. Dies istfür normales Gehen als ausreichend angesehen.
Sensoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Funktion des Geräts. Sie bestehen aus künstlicher Haut und Gummischichten, die aus langen Mikroröhrchen bestehen. Die Mikroröhrchen sind mit flüssiger Metalllegierung gefüllt und befinden sich im Kern der Gummischichtempfindlichkeit. Wenn der Gummigedehnt oder gepresst wird, verändern die Rohre ihre Form, wodurch sich der elektrische Widerstand der Legierung ändert.
Die nächste Herausforderung für die Forscher besteht darin, das Gerät leichter und komfortabler zu machen. Dies wird im Allgemeinen durch die Entwicklung leichterer PAMs erreicht.