Kas liikumisprobleemidele võiks vastus olla ühel päeval sama lihtne kui püksi tõmmata? Bristoli ülikooli professori Jonathan Rossiteri juhitud uurimisrühm avalikustas hiljuti robotpükste prototüübi, mis nende hinnangul võiks aidata puudega inimestel kõndida ilma muu abita.
Insenerina, kes uurib viise, kuidas aidata selgroo vigastustega inimestel jäsemeid taas liigutada, olen väga teadlik sellest, kuidas liikuvuse kaotus võib mõjutada inimese elukvaliteeti ja kuidas selle liikumise taastamine aitab. Arvestades uskumatut puuetega inimeste arvu (ainuüksi Ühendkuningriigis on üle 6, 5 miljoni liikumisraskustega inimese) ja meie vananevat elanikkonda, võiksid liikuvust parandavad seadmed aidata suurt osa elanikkonnast.
Vaatamata 50-aastasele uurimistööle on sellist tehnoloogiat väljaspool laborit harva kasutusele võetud. Niisiis on käimas robotpükste uusarendus, et töötav liikuvustehnoloogia lõpuks koju viia?
Erinevalt Wallace'i ja Gromiti animafilmi The Wrong Trousers jäigast robotseadmest kasutavad uued nn paremad püksid liikumise loomiseks pehmeid tehislihaseid, aga ka kandja tegelike lihaste harrastamist. Need jäljendavad inimese lihaseid jõu tootmisel lihtsalt lühemaks muutudes ja mõlemast otsast tõmmates.
Mitu kunstlihast kokku ühendades saavad abistavad püksid liigest, näiteks põlve, liigutada ja abistavad kasutajat näiteks toolilt püsti tõustes. Kuna tehislihased on elastsed ja pehmed, on nad ohutumad kui jäikades robot-eksoskelettides kasutatavad traditsioonilised mootorid, mis on küll võimsad, kuid jäigad ja ebamugavad.
Teadlased on esitanud mitu erinevat ideed, kuidas tehislihaseid lühendada ja liikumist luua. Üks disain kohandab õhulihaste kontseptsiooni, mis on tegelikult õhupallid, mis õhuga täites küljele laienevad ja pikkust lühendavad.
Veel üks kavandatud kujundus kasutab elektrit, et lühendada kahe vaskplaadi vahele asetatud geelist valmistatud tehisliha. Geeli köidavad kõrge elektripingega piirkonnad. Nii et plaatide kahe erineva pinge tekitamine sunnib geeli ühe ümber nende kahanema, viies need lähemale ja lühendades lihaseid.
Teine abivahenditesse integreeritud tehnoloogia on funktsionaalne elektriline stimulatsioon (FES). Strateegiliselt lihaste kohal paiknevatesse pükstesse kootud elektroodid võivad kehasse saata spetsiaalselt selleks ette nähtud elektrilisi impulsse, et kaaperdada aju ja lihaste vaheline sidekanal ning suunata lihaseid otse kokku tõmbama. Olemasolevaid lihaseid kasutades ja ajust mööda hiilides saavad abistavad püksid käskida isegi lihaseid, mida kandjal võib olla raskusi iseseisvalt kasutamisel (näiteks insuldi tõttu).
Püksid võivad aidata ka kasutajatel, kes võitlevad pikema aja jooksul seista tänu spetsiaalselt valmistatud plastist põlvetraksudele, mis jäigalt kangeks. Trakside temperatuuri reguleerimine võimaldab põlvel liikuda või lukustuda oma asendis, et säilitada seisu ilma lihaste (reaalsete või kunstlike) pingutusteta.
Teiste omaduste hulka kuulub automaatne vöö, mis kasutab õhulihastega sarnast mehhanismi, et pükste panemist ja äravõtmist oleks lihtne ja ohutu.
Teadlased soovitavad luua manustatud elektroonilise süsteemi, mis võtab pükstesse sisseehitatud anduritelt teavet kandja liikumise ja oleku kohta ning kontrollib kõiki süsteeme, et kohandada liikumist kasutaja vajadustele vastavalt. Elektroonika võimaldaks kasutajatel kontrollida oma liikumist otse pükstele kootud juhtimisseadiste abil. Väljakutseks on tehislihaste liikumise ajastamine ja tõeliste lihaste elektriline stimulatsioon vastuseks kasutaja kehahoiakule.
Ülejäänud väljakutsed
Parempoolsed püksid on ainulaadsed lähenemisel tipptasemel teadusuuringute ja väljakujunenud tehnika ühendamiseks ühte prototüüpi. Lisaks robotpükste uudsusele teeb seadme praktilise abitehnoloogiana nii köitvaks asjaolu, et seda saab kohandada paljudele erinevatele kasutajatele. See annab lootust, et see võidakse laialdaselt kasutusele võtta ka siis, kui teised varasemad ettevõtmised on läbi kukkunud.
Kuid see on ainult prototüüp. Töötav toode on tõenäoliselt vähemalt viis aastat eemal ja sellele etapile pääsemiseks tuleb vastata olulistele küsimustele. Kuhu see kogu vajaliku jõu talletab? Kuidas saab kõiki süsteeme miniaturiseerida ja pükstesse kinnistada, et need ei muutuks mahukateks ja ebamugavateks? Kas saab vastutav töötleja ette näha parimate meetmete võtmise reaalajas keskkondade muutuvas keerukuses, kus kasutajad jalutavad?
Kuid muude tehnoloogiate abil on võimalik pükse veelgi paremaks muuta. Aju-arvuti liideseid, mis suudavad ajusignaale dekodeerida, kasutatakse nüüd süsteemides, mis aitavad halvatud inimestel taas liikuda. Abistavate pükste mõtteline juhtimine võib paljude inimeste jaoks jälle sammudeta pingutada.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Ioannis Dimitrios Zoulias, Readingi ülikooli biomeditsiinitehnika järeldoktor
