De ingenieurs van UC Riverside ontwikkelen goedkope, robotachtige "kleding" om kinderen met hersenverlamming te helpen controle te krijgen over hun armbewegingen.

Cerebrale parese is de meest voorkomende oorzaak van ernstige lichamelijke handicaps in de kindertijd, en de apparaten die voor dit project zijn bedoeld, zijn bedoeld om op lange termijn dagelijkse hulp te bieden aan degenen die ermee leven.

Traditionele robots zijn echter rigide en niet comfortabel op het menselijk lichaam. Dit project, mogelijk gemaakt door een subsidie ​​van $ 1,5 miljoen van de National Science Foundation, volgt de nieuwe benadering van het bouwen van apparaten van zacht textiel, wat ook een meer natuurlijke werking van de ledematen zal vergemakkelijken.

"Harde materialen werken niet goed samen met mensen", zegt Jonathan Realmuto, UCR-assistent-professor werktuigbouwkunde en projectleider. "Waar we voor gaan door materialen zoals nylon en elastiek te gebruiken, zijn in wezen robotachtige kledingstukken."

Deze kledingstukken bevatten verzegelde, luchtdichte delen die kunnen worden opgeblazen, waardoor ze tijdelijk stijf worden en bewegingskracht leveren.

"Laten we zeggen dat je de elleboog wilt buigen voor een bicepskrul. We kunnen lucht injecteren in speciaal ontworpen blazen die zijn ingebed in de stof die de arm naar voren zouden stuwen," zei Realmuto.

Het project richt zich niet alleen op het bouwen van de robot, maar ook op het ontwikkelen van de algoritmen die de machine leren bewegingen te voorspellen die de drager wil uitvoeren.

"Een van de kritieke uitdagingen bij het bieden van bewegingsassistentie is het interpreteren van de intentie van een persoon. We willen een "vrijwillige controller", zodat de robot zich gedraagt ​​​​in termen van wat de mens wil doen, "zei Realmuto. Het projectteam omvat ook UCR-assistent-professor werktuigbouwkunde Jun Sheng.

Een aspect van een dergelijke controller is het gebruik van een verscheidenheid aan kleine sensoren op de mouwen om kleine spanningen te detecteren die door spieren worden gegenereerd wanneer ze samentrekken. Deze sensoren voeren de spanningsgegevens in een algoritme dat wordt getraind om de intentie van de drager eruit te halen.

Het gebruik van algemeen verkrijgbaar textiel in plaats van traditionele, stijve materialen zal de kosten van de mouwen waarschijnlijk laag houden. Daarnaast is het team van plan het gebruik van geavanceerde elektronica tot een minimum te beperken, wat ook zal helpen de totale kosten voor patiënten te verlagen.

Dit project wordt uitgevoerd in samenwerking met het kinderziekenhuis van Orange County, waar patiënten van een kliniek voor kinderbewegingsstoornissen zullen helpen bij het testen en verfijnen van de prototypes.

Daarnaast zal het onderzoeksteam voor elk van de vier jaar van het project jaarlijkse bijeenkomsten in het ziekenhuis houden. Deze bijeenkomsten zullen de patiënten en hun families omvatten, evenals ergotherapeuten, en hun feedback op de technologie uitlokken terwijl deze zich ontwikkelt.

"Door belanghebbenden bij ons ontwerpproces te betrekken, hopen we een product te ontwikkelen dat echt voor hen werkt", aldus Realmuto.

Het ontwikkelingsteam beschouwt dit werk als een verbetering van de onafhankelijkheid, niet alleen voor de pediatrische patiënten zelf, maar ook voor hele gemeenschappen.

"Als we kinderen kunnen helpen hun eigen tanden te poetsen, water te gieten of deuren te openen, acties die anderen als vanzelfsprekend beschouwen, is dat een enorme overwinning voor hen", zei Realmuto. "Maar het is ook een overwinning voor hun families en verzorgers."

Hoewel dit project is gericht op kinderen met bewegingsstoornissen, kan de technologie uiteindelijk ook worden gebruikt voor andere toepassingen en populaties, waaronder geriatrische patiënten en andere volwassenen met bewegingsproblemen.

"Onze technologie is universeel", zei Realmuto. + Verder verkennen

Professor werktuigbouwkunde om een ​​'zachte' robot te ontwerpen die in de ruimte kan worden gebruikt