Прототип инвалидной коляски со свободными руками (видео)

4 минуты
Прототип инвалидной коляски со свободными руками (видео)
Фото: healtheng.illinois edu

Сотрудники Университета Иллинойса говорят, что они разработали роботизированную инвалидную коляску, которая обеспечивает новый способ передвижения для людей с ограниченными физическими возможностями.

Эти исследователи получили грант в размере 1,5 миллиона долларов от Национального научного фонда (NSF) в 2020 году. На  средства они намеревались разработать эту новую инвалидную коляску. Сегодня, спустя два года, в рамках проекта был создан рабочий прототип и ожидается получение патента.

Согласно веб-сайту университета, их цель: проникнуть на рынок инвалидных колясок, который не сильно изменился с момента первого патента в 1800-х годах.

“У пользователей инвалидных колясок с ручным управлением из-за этого традиционного дизайна возникает много проблем”, - сказала Элизабет Т. Сяо-Векслер, профессор кафедры механических наук и инженерии.
 “Ее трудно разместить в ограниченном пространстве, [кресло] для перемещения требуются обе руки, и у 70% пользователей инвалидных колясок с ручным управлением возникают травмы верхних конечностей, которые могут привести к невозможности использования инвалидной коляски с ручным управлением. Инвалидные коляски с электроприводом решают некоторые из этих проблем, но, как правило, они действительно тяжелые, очень большие, дорогие и могут быть сложными в маневрировании; большинство людей, которые могут, использовали бы инвалидную коляску с ручным управлением”.

О ЧИСТОЙ инвалидной коляске

Команда из Иллинойса разработала PURE – “персонализированный уникальный опыт катания”.

По словам команды, эта инвалидная коляска с громкой связью работает аналогично сегвею, когда водитель наклоняется в желаемом направлении. Уникально, PURE катается на шаре или сферическом колесе, основанном на концепции динамически стабильного робота на основе шара (ballbot). В ней используется система omniwheel для привода и управления сферическим колесом.

PURE автоматически переключается между тремя режимами вождения: рулем, вращением и скольжением. Управление и вращение имеют сходство с обычной инвалидной коляской, в то время как slide позволяет пользователю перемещаться вбок, как в офисном кресле на колесиках. Чтобы приспособиться к ограниченному диапазону движений туловища у некоторых пользователей, PURE использует датчики для оценки наклонных и скручивающих движений. Она усиливает эти сигналы для управления направлением и скоростью ballbot.

“При разработке PURE руководствовались нашими неизменными принципами – чтобы она была легкой и занимала мало места”, - сказал Адам Бликни, главный тренер мужской и женской легкой атлетики на инвалидных колясках штата Иллинойс в Отделе исследований и образовательных услуг для инвалидов.

“Мы хотим гарантировать, что нынешняя независимость пользователей инвалидных колясок с ручным управлением никоим образом не будет ограничена PURE. Если бы мы разрабатывали устройство громкой связи, которое было бы настолько тяжелым, чтобы пользователи не могли легко переносить его в автомобиль и из него, или если бы оно было настолько большим, что не позволяло бы маневрировать в обычных жилых помещениях, мы бы промахнулись. Любое устройство, которое ставит под угрозу текущий уровень независимости, просто не будет использоваться в повседневной жизни ”.

О разработке

Команда начала свой проект в 2018 году с прототипа первого поколения на Toyota Mobility Unlimited Challenge. Они не выиграли конкурс, но продолжали работать над проектом на пути к получению гранта NSF.

Прототип PURE второго поколения может выдерживать около 60 кг (130 фунтов), двигаться со скоростью до 2,3 м / с и тормозить за 2 секунды со скоростью 1,4 м /с. Ее размеры не превышают ширины бедер пользователя, а высота равна высоте стандартного стула. Исследователи говорят, что это обеспечивает “значительно меньшую площадь, чем инвалидные коляски с электроприводом или ручным управлением.

По словам исследователей, команда разработала симуляцию виртуальной реальности для тестирования элементов управления и обучения пользователей. Они также создали виртуальную полосу препятствий, чтобы помочь пользователям практиковаться. Пользователи также могут изменять чувствительность элементов управления ballbot, чтобы приспособиться к системе.

Прошлым летом 10 трудоспособных людей и десять пользователей инвалидных колясок с ручным управлением протестировали прототип второго поколения. Сяо-Векслер назвала тестирование успешным. Команда недавно представила прототип на открытие студии дизайна (dis) Ability в Институте передовых наук и технологий Бекмана.

“[Помощник декана по продвижению в Колледже прикладных медицинских наук] Джин Дрисколл запрыгнула в прототип и сразу же начала управлять им. Мы даже не откалибровали ее полностью для нее — она все еще была откалибрована для кого-то, у кого был меньший диапазон движений, - сказала Сяо-Векслер, - Но она вела себя точно так, как мы и предполагали, в том смысле, что вы могли просто сидеть в ней, чувствовать естественное движение и управлять им своим телом ”.

Теперь команда стремится усовершенствовать свое устройство. Они планируют работать над усовершенствованной системой помощи водителю с использованием системы машинного обучения. Это может помочь в поддержании траектории, предотвращении столкновений и автономной контролируемой остановке. Они нацелены на будущие прототипы, которые будут интерпретировать как вводимые пользователем данные, так и обнаружение препятствий для безопасного управления пользователем.


Интересное по теме

слухопротезирование Москва