Poslednjih godina robotičari su uveli sve naprednije sisteme, koji bi mogli da otvore uzbudljive nove mogućnosti za hirurgiju, rehabilitaciju i zdravstvenu pomoć. Ovi robotski sistemi već pomažu da se poboljša kvalitet života mnogih osoba sa invaliditetom, kao i pacijenata koji su pretrpeli fizičku traumu ili su bili podvrgnuti medicinskim procedurama.
Istraživači sa Univerziteta Chung-Ang u Južnoj Koreji nedavno su predstavili novog nosivog robota dizajniranog da posebno pomogne ljudima koji imaju poteškoća u hodanju zbog starenja, slabosti mišića, operacija ili specifičnih zdravstvenih stanja. Utvrđeno je da ovaj robot, predstavljen u radu objavljenom u Science Robotics, poboljšava ravnotežu, a istovremeno smanjuje energiju koja se troši tokom hodanja (tj. tzv. metabolički trošak).
„Naš nedavni rad je prvenstveno inspirisan spoznajom da se većina nosivih robota za pomoć u hodu fokusirala isključivo na pokrete u sagitalnoj ravni“, rekao je Giuk Li, jedan od istraživača koji su sproveli studiju, za Tech Ksplore. „Međutim, hodanje je inherentno trodimenzionalna aktivnost, a pokreti u drugim ravnima su jednako ključni.“
Za razliku od drugih robotskih sistema za pomoć pri otmici kuka predloženih u prošlosti, robot koji su kreirali Li i njegove kolege fokusira se na frontalnu ravan. Ovo je prednji deo ljudskog tela, za koji se zna da podržava pokrete i bočnu stabilnost tokom hodanja.
„Tradicionalno, istraživanje o kretanju hoda razmatra kretanje napred i bočnu ravnotežu kao zasebne funkcije“, rekao je Mjunghi Kim, koautor rada. „Tek nedavno je pomoć u smeru napred-nazad priznata za doprinos bočnoj stabilnosti. Ipak, obrnuto — uticaj bočne pomoći na efikasnost hodanja u prednjem pravcu — ostaje nedovoljno istražen.“
Ključna pretpostavka iza studije istraživača je da bi se metabolički troškovi hodanja mogli smanjiti upotrebom nosivih robota koji oponašaju prirodni trenutak otmice kuka. Ovo je pomeranje noge od srednje linije tela, što podržava hodanje i mnoge druge radnje koje ljudi obavljaju svakodnevno.
„Robot koji se može nositi za pomoć pri otmici kuka koji smo razvili radi na principu da se efikasnost hodanja može poboljšati podržavanjem bočnih pokreta tela“, rekao je Li. „Dok hodamo napred, centar mase našeg tela se prirodno pomera sa jedne na drugu stranu da bi održao ravnotežu – proces poznat kao oporavak. Tokom ove faze oporavka, angažuju se mišići abdukcije kuka. Naš uređaj pomaže ovim mišićima, što olakšava korisniku da povrate svoj centar mase uz manje napora“.
Lee i njegove kolege su procenili performanse svog robota u simulacijama i eksperimentima u stvarnom svetu. Rezultati ovih testova su bili veoma obećavajući, pokazujući da je robot smanjio metaboličke troškove hodanja za 11,6% u poređenju sa normalnim hodanjem bez pomoći, dok je takođe poboljšao ravnotežu i stabilnost.
„Naša studija pokazuje da povećanje efikasnosti hoda ne zahteva da se nosivi robot fokusira samo na sagitalnu ravan“, rekao je Li. „Pošto je hodanje trodimenzionalno kretanje, neophodno je uzeti u obzir kretanja u različitim ravnima.
U suštini, robot za pomoć pri otmici kuka koji su razvili Li i njegove kolege utiče na pokrete kukova i nogu za koje se zna da podržavaju hodanje. Njegov jedinstveni dizajn omogućava mu da efikasno ‘zameni’ deo napora koje bi ljudi inače uložili dok hodaju.
„Naša studija pokazuje značajnu ulogu bočne pomoći u poboljšanju efikasnosti hodanja omogućavajući efikasniji prenos centra mase tela sa jedne noge na drugu“, dodao je Kim. „Ovaj uvid je posebno ohrabrujući za pojedince sa smanjenom mišićnom snagom, nudeći novi pravac za mehanizme podrške. Krećući se naprijed, biće važno istražiti kako bi lateralna pomoć mogla pomoći onima sa ograničenom pokretljivošću, potencijalno transformirajući strategije rehabilitacije i podrške.“
U budućnosti, robotski sistem koji je razvio ovaj tim istraživača mogao bi se dalje poboljšati i na kraju komercijalizovati, podržavajući rehabilitaciju i svakodnevnu upotrebu. Robot bi se mogao pokazati korisnim za starije osobe, pacijente koji su bili podvrgnuti operacijama nogu ili kuka i druge ljude koji imaju poteškoća u hodanju.
„Za buduća istraživanja, planiramo da dublje prodremo u to kako otmica kuka utiče na ravnotežu hodanja“, dodao je Li. „Uočili smo da otmica kuka ne samo da poboljšava efikasnost hoda, već može uticati i na ravnotežu. Cilj nam je da istražimo potencijal nosivih robota u poboljšanju ravnoteže pri hodanju.“
