Ingeniørstuderende skaber en 3D-printet funktionel robotarm

Femten bachelor- og masterstuderende fra Barcelona School of Industrial Engineering (ETSEIB) ved Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) deler den samme drøm:at forbedre livskvaliteten for mennesker med handicap ved hjælp af hjælpeteknologier. Specifikt er det unge biomedicinske ingeniørteam Arm2u ved at udvikle en transradial protese - som erstatter en arm, der mangler under albuen - med myoelektrisk kontrol (dvs. styret af de naturlige elektriske signaler produceret af muskelsammentrækning).

Efter at have skabt en første protese sidste år, har teamet taget et skridt fremad ved at skabe en anden prototype, en fuldt funktionel robotarm, der muliggør håndpronosupination (underarmsrotation) og åbne-/lukkebevægelser. Den er baseret på EMG-sensorer, som samler kommandoerne fra patientens muskelsammentrækning og omdanner disse elektriske impulser til et signal, som mikrocontrolleren kan forstå og bruge.

Protesen er 3D-printet med PLA-plastik, så den kan produceres til en lav pris, som forklaret af Lluís Bonet Ortuño, en af ​​teamlederne:"Et af vores hovedmål ved udviklingen af ​​protesen var at lave en prototype med teknologier til overkommelige priser. så den kunne produceres og modificeres konstant uden høje omkostninger. Ved hjælp af 3D-print har vi skabt en protese til en meget lavere pris end tilsvarende proteser på markedet."

Prototypedele

Prototypen er designet udelukkende af Arm2u-teamet og indeholder fire grundlæggende dele, der fungerer på en koordineret måde for at muliggøre mobilitet:stikket, som holder enheden fast på lemmen; pronoen, som gemmer det meste af elektronikken og rummer kontrol- og statusinformationselementerne i protesen; griberen, et klemformet element til at manipulere genstande; og endelig den elektroniske del, som bruger en Arduino Uno mikrocontroller til at forbinde sensorer, motorer og andre elementer til at styre enheden og rapportere dens status til brugeren.

Den anden model byder på adskillige forbedringer, såsom en integreret LCD-skærm, som løbende rapporterer protesens status og giver information om batterilevetid, indsats ved fingerspidserne, den indvendige temperatur og mere.

Derudover har det nye design forbedret tilpasningsevne, der giver mulighed for tilpasning til brugerens armstørrelse, og en reduceret totalvægt sammenlignet med den tidligere model, hvilket gør den mere komfortabel.

Samarbejde

Arm2u er et universitetshold oprettet i Barcelona i 2018 og baseret på ETSEIB. Det er en tværfaglig gruppe af studerende fra ETSEIB's bachelorgrad i Industriel Teknologi, kandidatgraden i Industriel Teknologi og kandidatgraden i Automatic Control and Robotics, med interesser i mekanik og elektronik anvendt til bioteknologi.

Med det formål at rykke grænserne for proteseindustrien er teamet organiseret i tre områder:mekanikafdelingen, der har ansvaret for at udvikle en konceptuel CAD-model – både kinetiske og statiske simuleringer – udvælgelse af materialer og forskning i fremstillingssystemer; elektronikafdelingen, der er ansvarlig for styring af de mange aktuatorer i protesen og indsamling af myoelektriske signaler; og ledelsesafdelingen med ansvar for udvikling af forretnings- og økonomiplaner, styring af ressourcer og budget, intern ledelse, kommunikation og andet.

Ifølge Aleix Ricou, også en teamleder, "måler teamet at udvikle nye proteser til at hjælpe mennesker i hverdagen og fortsætte forskningen i biomedicinsk teknik. Vi ønsker at blive et førende universitetsteam for alle studerende, der ønsker at lære om dette område og vi er åbne for at arbejde med alle, der deler vores bekymringer."

En FME-studerende, Arm2u-selskabet

Transportøren er en nøgleaktør i design og udvikling af proteser, idet den er den person, som prototypen er skræddersyet til, og som tester dens funktioner i et virkeligt miljø. I tilfældet med robotarmen designet af Arm2u-teamet er transportøren Kyle Briggs, en amerikansk studerende på mastergraden i statistik og operationsforskning ved UPC's School of Mathematics and Statistics (FME).

Efter at have brugt adskillige proteser gennem hele sit liv til aktiviteter såsom cykling eller arbejde, indrømmer Kyle, at han nyder at bære protesen udviklet af ETSEIB-teamet. Eleven "konkurrerede" med Arm2u-protesen ved Cybathlon Challenge i Zürich, Schweiz, den 18. maj. I denne konkurrence tester mennesker med fysiske handicap proteser, udviklet af forskerhold fra universiteter og virksomheder rundt om i verden, ved at tackle hverdagens opgaver, såsom at håndtere og transportere genstande og placere dem i en bestemt position inde i terninger med forskellige slots.

Nu ser holdet frem til 2024 Cybathlon, som er hovedbegivenheden, der består af seks tests. At deltage i denne type oplevelse er meget positivt, da det styrker båndene mellem teammedlemmerne. Som forklaret af de studerende, "at udføre et ingeniørprojekt og præsentere det internationalt før andre fagfolk er en givende oplevelse, det får os til at føle os stolte og giver os chancen for at opleve den slags situationer, som vi kan støde på i vores fremtid. professionelle karrierer. At forfølge et fælles mål som et team giver os mulighed for at møde denne udfordring sammen, give hinanden styrke og støtte og supplere vores færdigheder til at udføre holdets mission." + Udforsk yderligere

En ny type håndprotese lærer af brugeren, og brugeren lærer af protesen