Michigan Üniversitesi ve Shirley Ryan AbilityLab araştırmacıları tarafından tasarlanan yeni bir açık kaynaklı, yapay akıllı protez bacak; şimdi bilim dünyasında da mevcut… Bacağın kopyalanması serbest tasarımı ve programlanması, biyonik alanındaki bölünmüş araştırma çabalarına birleşik bir platform sunarak, hastaların yaşam kalitesini iyileştirmeyi ve bilimsel ilerlemeleri hızlandırmayı amaçlamaktadır.
U-M’in Robotik Enstitüsü Makine Mühendisi ve Tasarımcı Profesör Elliott Rouse: “Açık Kaynaklı Biyonik Bacak, araştırmacıların laboratuvarda ve toplumdaki bir dizi etkinlik boyunca biyonik bacakları kontrol etmenin getirdiği zorlukları etkin bir şekilde çözmelerini sağlayacak. Ayrıca, biyonik bacağın araştırmacıları; ortak bir donanım platformu ile birleştireceğini ve ilgili alanlardaki yeni araştırmacıların yenilikçi kontrol stratejileri geliştirmelerini sağlayacağını umuyoruz.”
Rouse ve ortağı Chicago Araştırma Hastanesi Shirley Ryan AbilityLab’daki Biyonik Tıp Merkezi Direktörü Levi Hargrove, Las Vegas’taki Amazon Re: MARS Konferansı’nda açık kaynak biyonik bacağı ve çevrimiçi platformu açıkladı.
(Parçaların nereden sipariş edileceği, nasıl bir araya getirileceği ve bacağın nasıl programlanacağı ile ilgili detaylar opensourceleg.com adresinde mevcuttur.)
Northwestern Üniversitesi’nde Fiziksel Tıp, Rehabilitasyon ve Biyomedikal Mühendisliği Hargrove: “Tasarımlar ve kodlar serbest olsa da, bacak; hala yüksek kaliteli, son teknoloji ürünü bir makinedir. Bilim insanlarının milyonlarca dolarlık araştırma ve geliştirme maliyetlerinden kaçınmalarını ve hemen diz ve ayak bileği protezlerini test etmeye başlamalarını sağlayan benzersiz bir tak-çalıştır sistemidir. Araştırmacıların girişindeki engelleri etkili bir şekilde azaltır. ”
Verimli, Türünün İlk Örneği Tasarım
Bacak tasarlanırken, Rouse; basit, düşük maliyetli ve taşınabilir, ancak yüksek performanslı tutmaya odaklandı. Sonuçta, birkaç tedarikçiden nispeten ucuz parçalar; diz, ayak bileği veya her ikisi gibi işlev görebilen modüler bir tasarım ve her yerde test edilmesini sağlayan yerleşik güç kaynağı ve kontrol elektroniği bulunur.
Ek olarak, ekip; dron endüstrisi için geliştirilen yeni motor teknolojisini uyarladı ve birleştirdi. Yassı gözleme stili motorlar daha fazla tork için daha az hızla işlem yapar. Bu düşük dişli motorlar; daha verimli, daha hassas kontrol ve daha fazla insan benzeri hareket sağlar.
Rouse, doğrudan engellilerle doğrudan çalışan araştırmacıların kendi robotik bacak sistemlerini kurmaları gerektiğini belirtiyor. Sıfırdan başlamak yerine, araştırmacılar; bu ortak platformu kullanabilir ve bazı montajlardan sonra, mobilite yetersizliği olan insanlara yardım etmek için daha iyi çözümler üzerinde çalışmaya başlayabilir. Ortak platform ayrıca, araştırmacıların; daha sonra yineleyebilecekleri ve geliştirebilecekleri biyonik bacağını kontrol etmek için kullanılan yeni algoritmaların doğrudan karşılaştırılmasını da sağlar.
Eller gibi üst vücut için protez geliştiren birçok açık kaynak projesi olsa da; bu alt ekstremiteler için ilk platformdur. Alt ekstremite biyoniklerinde yapılan araştırmalar; geleneksel olarak üst ekstremite protezlerinin gerisinde kalmıştır. Çünkü öncelikle dengeyi sağlama ve bir hastanın tüm vücudunu destekleme riski yüksektir.
Belirtildiği gibi tam biyonik ayak; Star Rapid tarafından işlenen parçaları, Dephy, Inc.’den aktüatörleri ve yapay zekayı güçlendiren bir Rasperry Pi mini bilgisayarıyla toplam 28.500 Dolara mal oluyor.
Hargrove liderliğindeki gelişmiş AI tabanlı kontrol; biyonik bacağın hareketlerini otomatik olarak yürürken birden merdivenlerden inmek ya da çıkmaya kadar etkili bir şekilde değiştirmeye uyarlayabilir. Bunu başarmak için, ekip, bir sonraki adımda; hangi davranışın gerekli olduğunu tahmin etmek için biyonik bacak içinden gelen kas kasılma sinyalleri ve sensör verilerinin bir kombinasyonunu kullanır.
Topluluk Odaklı Araştırma ve Geliştirme
Açık kaynaklı bir proje olarak, herkes bacağın tasarımını ve işlevini geliştirmeye katkıda bulunabilir. Bacak; bir ev içi çözüm olarak değil; bir araştırma aracı olarak düşünülmekle birlikte; projeye katılan hastalar, denemelerdeki geri bildirimleriyle tasarımın odaklanmasına ve iyileştirilmesine yardımcı olabilir. Şirketler; tasarımı geliştirmek için bacağını kendi parçalarıyla prototip edebilir. Ayrıca araştırmacılar; tasarım ve kontrol konusundaki değişiklikleri ve önerileri tartışmak için proje web sitesini kullanabilir.
Rouse: “Bu, araştırmanın geleceğini temsil ediyor. Açık kaynaklı robot donanım ve gömülü sistemlerin hızlı prototiplenmesi ile paylaşılan kod bir koddur.”
Ekip daha önce, 2018 IEEE Biyomedikal Robotik ve Biyokatronik Uluslararası Konferansı’nda ilerleme kaydettiklerini belirtti.
Proje, Ulusal Bilim Vakfı’nın Ulusal Robotik Girişimi ve MSL Yenilenen Umut Vakfı tarafından desteklenmektedir.
