Vijftien bachelor- en masterstudenten van de Barcelona School of Industrial Engineering (ETSEIB) van de Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) delen dezelfde droom:het verbeteren van de kwaliteit van leven van mensen met een handicap met behulp van ondersteunende technologieën. In het bijzonder ontwikkelt het jonge biomedische ingenieursteam Arm2u een transradiale prothese - die een arm vervangt die onder de elleboog ontbreekt - met myo-elektrische controle (d.w.z. gecontroleerd door de natuurlijke elektrische signalen geproduceerd door spiercontractie).

Na vorig jaar een eerste prothese te hebben gemaakt, heeft het team een ​​stap vooruit gezet door een tweede prototype te maken, een volledig functionele robotarm die handpronosupinatie (rotatie van de onderarm) en openings- en sluitingsbewegingen mogelijk maakt. Het is gebaseerd op EMG-sensoren, die de commando's van de spiercontractie van de patiënt verzamelen en deze elektrische impulsen omzetten in een signaal dat de microcontroller kan begrijpen en gebruiken.

De prothese is 3D-geprint met PLA-plastic, zodat deze tegen lage kosten kan worden geproduceerd, zoals uitgelegd door Lluís Bonet Ortuño, een van de teamleiders:"Een van onze belangrijkste doelen bij het ontwikkelen van de prothese was om een ​​prototype te maken met betaalbare technologieën zodat het constant zonder hoge kosten kan worden geproduceerd en aangepast. Met behulp van 3D-printen hebben we een prothese gemaakt tegen veel lagere kosten dan vergelijkbare prothesen op de markt."

Prototype onderdelen

Het prototype is volledig ontworpen door het Arm2u-team en omvat vier fundamentele onderdelen die op een gecoördineerde manier werken om mobiliteit mogelijk te maken:de koker, die het apparaat stevig op de ledemaat houdt; de prono, die de meeste elektronica opslaat en de besturings- en statusinformatie-elementen van de prothese herbergt; de grijper, een klemvormig element om objecten te manipuleren; en tot slot het elektronische deel, dat een Arduino Uno-microcontroller gebruikt om de sensoren, motoren en andere elementen aan te sluiten om het apparaat te besturen en de status ervan aan de gebruiker te rapporteren.

Het tweede model heeft verschillende verbeteringen, zoals een geïntegreerd LCD-scherm, dat continu de status van de prothese rapporteert en informatie geeft over de levensduur van de batterij, de inspanning met de vingertoppen, de binnentemperatuur en meer.

Bovendien heeft het nieuwe ontwerp een verbeterd aanpassingsvermogen waardoor het kan worden aangepast aan de armmaat van de gebruiker, en een lager totaalgewicht in vergelijking met het vorige model, waardoor het comfortabeler is.

Teamwerk

Arm2u is een universiteitsteam dat in 2018 in Barcelona is opgericht en is gebaseerd op de ETSEIB. Het is een multidisciplinaire groep studenten van de ETSEIB bachelor in Industrial Technology Engineering, de master in Industrial Engineering en de master in Automatic Control and Robotics, met interesse in mechanica en elektronica toegepast op biotechnologie.

Met als doel de grenzen van de prothese-industrie te verleggen, is het team georganiseerd in drie gebieden:de afdeling mechanica, die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van een conceptueel CAD-model - zowel kinetische als statische simulaties - materialen selecteert en productiesystemen onderzoekt; de afdeling elektronica, die verantwoordelijk is voor het aansturen van de meerdere actuatoren in de prothese en het verwerven van myo-elektrische signalen; en de managementafdeling, die verantwoordelijk is voor het ontwikkelen van zakelijke en financiële plannen, het beheren van middelen en budget, intern beheer, communicatie en andere.

Volgens Aleix Ricou, ook teamleider, "heeft het team tot doel nieuwe prothesen te ontwikkelen om mensen in het dagelijks leven te helpen en onderzoek in biomedische technologie voort te zetten. We willen een toonaangevend universiteitsteam worden voor alle studenten die willen leren over dit gebied en we staan ​​open voor samenwerking met iedereen die onze zorgen deelt."

Een FME-student, de Arm2u-drager

De drager is een sleutelspeler in het ontwerp en de ontwikkeling van prothesen, omdat hij de persoon is voor wie het prototype is aangepast en die de functies ervan test in een echte omgeving. In het geval van de robotarm die is ontworpen door het Arm2u-team, is de drager Kyle Briggs, een Amerikaanse student met een master in Statistics and Operations Research aan de School of Mathematics and Statistics (FME) van de UPC.

Kyle heeft zijn hele leven verschillende prothesen gebruikt voor activiteiten zoals fietsen of werken. Hij geeft toe dat hij graag de prothese draagt ​​die is ontwikkeld door het ETSEIB-team. De student "concurreerde" met de Arm2u-prothese op de Cybathlon Challenge in Zürich, Zwitserland, op 18 mei. In deze wedstrijd testen mensen met een lichamelijke handicap prothesen, ontwikkeld door onderzoeksteams van universiteiten en bedrijven over de hele wereld, door alledaagse taken aan te pakken, zoals het hanteren en vervoeren van objecten en deze in een specifieke positie te plaatsen in kubussen met verschillende sleuven.

Nu kijkt het team uit naar de Cybathlon 2024, het hoofdevenement, bestaande uit zes tests. Deelnemen aan dit soort ervaringen is zeer positief, omdat het de band tussen teamleden versterkt. Zoals de studenten uitlegden:"Het uitvoeren van een technisch project en het internationaal presenteren aan andere professionals is een lonende ervaring, het geeft ons een trots gevoel en geeft ons de kans om uit de eerste hand het soort situaties te ervaren dat we in onze toekomst kunnen tegenkomen Als team een ​​gemeenschappelijk doel nastreven, kunnen we deze uitdaging samen aangaan, elkaar kracht en steun geven en onze vaardigheden aanvullen om de missie van het team te volbrengen." + Verder verkennen

Een nieuw type handprothese leert van de gebruiker en de gebruiker leert van de prothese