يساعد الكاحل الآلي في التحكم بوضعية مبتوري الأطراف
طور باحثون في جامعة ولاية كارولينا الشمالية كاحلًا صناعيًا آليًا يمكنه توفير الاستقرار لمبتوري الأطراف السفلية. يستخدم الكاحل أجهزة استشعار كهرومغناطيسية توضع على مواقع العضلات في الطرف المتبقي والتي تنقل بعد ذلك نوايا مرتديها فيما يتعلق بالحركة. حتى الآن، تبين أن هذا النظام يساعد في التحكم بوضعية الجسم، والذي يشير في هذا السياق إلى العديد من الحركات المعقدة وغير الواعية التي تقوم بها عضلات أرجلنا للحفاظ على التوازن وإبقائنا في وضع مستقيم، حتى عندما نكون واقفين إلى حد كبير. في السابق، كان مبتوري الأطراف السفلية يكافحون أحيانًا للحفاظ على التحكم في وضعهم، حتى مع الأطراف الاصطناعية الروبوتية.
في بعض الأحيان، يتطلب الوقوف في مكان واحد بعض الجهد، خاصة بالنسبة لأولئك الذين يعانون من بتر الطرف السفلي. قد لا تكون على دراية بنشاط عضلاتك في الحفاظ على التوازن والوضعية باستمرار، حتى أثناء الوقوف. كان من الصعب إعادة إنشاء ذلك باستخدام الأطراف الاصطناعية الروبوتية، لكن هذه التقنية الحديثة تهدف إلى المساعدة من خلال كاحل آلي يمكنه مراقبة نشاط العضلات في الطرف المتبقي وإجراء التعديلات وفقًا لذلك للمساعدة في الحفاظ على التوازن.
وقالت هيلين هوانغ، إحدى مطوري التكنولوجيا الجديدة: “ركز هذا العمل على “التحكم في الوضعية”، وهو أمر معقد بشكل مدهش”. “في الأساس، عندما نقف ساكنين، تقوم أجسادنا بإجراء تعديلات باستمرار من أجل الحفاظ على استقرارنا. على سبيل المثال، إذا اصطدم بنا شخص ما عندما كنا نقف في الصف، فإن أرجلنا تقوم بمجموعة واسعة من الحركات التي لا ندركها بالضرورة من أجل إبقائنا في وضع مستقيم. نحن نعمل مع أشخاص تعرضوا لبتر في أطرافهم السفلية، وأخبرونا أن تحقيق هذا النوع من الاستقرار باستخدام الأجهزة التعويضية يمثل تحديًا كبيرًا. وتوضح هذه الدراسة أن الكاحلين الاصطناعيين الروبوتيين، اللذين يتم التحكم فيهما باستخدام إشارات تخطيط كهربية العضل (EMG)، جيدان بشكل استثنائي في السماح للمستخدمين بتحقيق هذا الاستقرار الطبيعي.
اختبر الباحثون جهازهم الآلي مع خمسة متطوعين خضعوا سابقًا لعملية بتر ساق واحدة تحت الركبة. وقال آرون فليمنج، وهو باحث آخر مشارك في الدراسة: “في الأساس، يتم وضع أجهزة الاستشعار فوق العضلات في موقع البتر”. “عندما يفكر أحد المشاركين في الدراسة في تحريك الطرف المبتور، فإن ذلك يرسل إشارات كهربائية عبر العضلات المتبقية في الطرف السفلي. تلتقط المستشعرات هذه الإشارات من خلال الجلد وتترجم تلك الإشارات إلى أوامر للجهاز الاصطناعي.
بعد ذلك، تم تعريض المتطوعين لاضطراب متفق عليه مسبقًا يمكن أن يؤدي إلى فقدان توازنهم، لمعرفة كيف ساعدهم الكاحل الآلي في الحفاظ على توازنهم. وقال هوانغ: “على وجه التحديد، سمح النموذج الأولي الآلي للمشاركين في الدراسة بتغيير استراتيجية التحكم في وضعهم”. “بالنسبة للأشخاص الذين لديهم أطراف سفلية سليمة، يبدأ استقرار الوضع عند الكاحل. بالنسبة للأشخاص الذين فقدوا أطرافهم السفلية، يتعين عليهم عادة تعويض فقدان السيطرة على الكاحل. لقد وجدنا أن استخدام الكاحل الآلي الذي يستجيب لإشارات EMG يسمح للمستخدمين بالعودة إلى استجاباتهم الغريزية للحفاظ على الاستقرار.
الدراسة في المجلة الروبوتات العلمية: التحكم في الأطراف الصناعية العصبية يعيد الميكانيكا العصبية شبه المعيارية في التحكم في وضعية الوقوف
عبر: جامعة ولاية كارولينا الشمالية