Robotærmer til børn med cerebral parese

UC Riverside-ingeniører udvikler billigt robot-"tøj" for at hjælpe børn med cerebral parese med at få kontrol over deres armbevægelser.

Cerebral parese er den mest almindelige årsag til alvorlige fysiske handicap i barndommen, og de enheder, der er forudset til dette projekt, er beregnet til at tilbyde langsigtet daglig hjælp til dem, der lever med det.

Men traditionelle robotter er stive og ikke behagelige på den menneskelige krop. Aktiveret af en bevilling på $1,5 millioner fra National Science Foundation, tager dette projekt den nye tilgang til at bygge enheder af bløde tekstiler, hvilket også vil lette mere naturlig lemmerfunktion.

"Hårde materialer interagerer ikke godt med mennesker," sagde Jonathan Realmuto, UCR-assistentprofessor i maskinteknik og projektleder. "Det, vi går efter ved at bruge materialer som nylon og elastik, er i det væsentlige robottøj."

Disse beklædningsgenstande vil indeholde forseglede, lufttætte områder, der kan pustes op, hvilket gør dem midlertidigt stive og giver kraften til bevægelse.

"Lad os sige, at du vil bøje albuen for at få en bicep-curl. Vi kan sprøjte luft ind i specialdesignede blærer indlejret i stoffet, som ville drive armen fremad," sagde Realmuto.

Projektet vil ikke kun fokusere på at konstruere robotten, men også på at udvikle de algoritmer, der lærer maskinen at forudsige bevægelser, som bæreren ønsker at udføre.

"En af de kritiske udfordringer ved at yde bevægelsesassistance er at fortolke en persons hensigt. Vi vil have en "frivillig controller", så robotten opfører sig i forhold til, hvad mennesket ønsker at gøre," sagde Realmuto. Projektteamet omfatter også UCR-mekanikassistentprofessor Jun Sheng.

Et aspekt af en sådan controller er at bruge en række små sensorer på ærmerne til at registrere små spændinger genereret af muskler, når de trækker sig sammen. Disse sensorer vil føre spændingsdataene ind i en algoritme, der vil blive trænet til at udtrække bærerens hensigt fra dem.

Brug af almindeligt tilgængelige tekstiler frem for traditionelle, stive materialer vil sandsynligvis holde prisen på ærmerne nede. Derudover har teamet til hensigt at minimere brugen af ​​sofistikeret elektronik, hvilket også vil hjælpe med at reducere de samlede omkostninger for patienterne.

Dette projekt udføres i samarbejde med børnehospitalet i Orange County, hvor patienter fra en pædiatrisk bevægelsesforstyrrelsesklinik vil hjælpe med at teste og forfine prototyperne.

Derudover vil forskerholdet holde årlige møder på hospitalet i hvert af de fire år, projektet løber. Disse møder vil omfatte patienterne og deres familier samt ergoterapeuter og fremkalde deres feedback på teknologien, efterhånden som den udvikler sig.

"Ved at centrere interessenter i vores designproces håber vi at udvikle et produkt, der virkelig fungerer for dem," sagde Realmuto.

Udviklingsteamet ser dette arbejde som en styrkelse af uafhængigheden ikke kun for de pædiatriske patienter selv, men også for hele samfund.

"Hvis vi kan hjælpe børn med at børste deres egne tænder, hælde vand eller åbne døre, handlinger som andre tager for givet, er det en kæmpe gevinst for dem," sagde Realmuto. "Men det er også en gevinst for deres familier og viceværter."

Selvom dette projekt er fokuseret på børn med bevægelsesforstyrrelser, kan teknologien med tiden bruges til andre applikationer og populationer, herunder geriatriske patienter og andre voksne med bevægelsesproblemer.

"Vores teknologi er universel," sagde Realmuto. + Udforsk yderligere

Professor i maskinteknik skal designe en 'blød' robot, der kan bruges i rummet