چینی ها دست مصنوعی رباتیک با مهارت‌های حرکتی انسان ساختند

پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری چین از یک دست مصنوعی رباتیک پیشرفته با ۱۹ درجه آزادی رونمایی کردند که مهارت‌های حرکتی مشابه دست انسان را ارائه می‌دهد.

به گزارش تک‌ناک، افراد دارای قطع عضو در اندام فوقانی اغلب در انجام وظایف روزمره به دلیل محدودیت‌های حرکتی دست‌های مصنوعی فعلی با مشکلاتی مواجه هستند. بسیاری از پروتزهای موجود فاقد دقت و حرکات طبیعی لازم برای زندگی مستقل هستند. در همین راستا، طراحی دست‌های مصنوعی که بتوانند عملکردی نزدیک به دست واقعی داشته باشند، همواره یک چالش مهم در این حوزه بوده است.

اکنون پژوهشگران چینی موفق به ساخت دست مصنوعی رباتیک شده‌اند که علاوه بر برخورداری از مهارت‌های حرکتی بالا، وزن سبکی نیز دارند. با استفاده از این پروتز پیشرفته، انجام فعالیت‌هایی مانند: گره زدن، شانه زدن مو، نوشتن و حتی بازی شطرنج، به‌مراتب آسان‌تر خواهد شد.

برتری فنی دست مصنوعی رباتیک جدید چین

دست‌های انسان با وجود وزن کم، نقش کلیدی در حرکات روزمره دارند. در حالی‌ که یک دست طبیعی دارای ۲۳ درجه آزادی است، این دست مصنوعی جدید ۱۹ درجه آزادی را با وزنی تنها ۰.۳۷ کیلوگرم ارائه می‌دهد.

درجه آزادی (DOF) به تعداد روش‌های مستقلی اشاره دارد که یک مفصل می‌تواند حرکت کند. این میزان آزادی حرکتی، امکان انجام حرکات پیچیده و طبیعی‌تر را فراهم می‌کند، که در مقایسه با پروتزهای موجود با ۱۰ درجه آزادی، یک پیشرفت قابل‌ توجه به حساب می‌آید.

پروتزهای سنتی اغلب از موتورهای الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کنند، اما چگالی توان پایین این موتورها باعث افزایش وزن و کاهش بازدهی آنها می‌شود. به همین دلیل کاربران این دستگاه‌ها از وزن زیاد آنها شکایت دارند. با وجود این‌، طراحی جدید موفق شده است این دو چالش مهم، یعنی افزایش مهارت حرکتی و کاهش وزن را به‌ طور هم‌زمان حل کند.

دست مصنوعی رباتیک جدید از آلیاژهای حافظه‌دار (SMA) به‌ عنوان ماهیچه‌های مصنوعی استفاده می‌کند. این مواد هنگام گرم شدن به شکل اولیه خود بازمی‌گردند و نسبت توان به وزن بسیار بالایی دارند.

علاوه بر این، یک سیستم انتقال نیروی بیومیمتیک مبتنی بر تاندون در این دست مصنوعی به‌کار گرفته شده است، که نیروی محرک آلیاژهای SMA را تقویت می‌کند و مقاومت را به حداقل می‌رساند. این فناوری باعث می‌شود که حرکات دست مصنوعی طبیعی‌تر شود و کنترل آن برای کاربران آسان‌تر باشد.

همچنین در این دست مصنوعی، ۲۳ حسگر هوشمند در انگشتان و مچ دست تعبیه شده است، که امکان کنترل دقیق حرکات را فراهم می‌کند.

قابلیت‌های کاربردی و کنترل صوتی هوشمند

این دست مصنوعی رباتیک به لطف ۳۸ عملگر SMA که ۱۹ درجه آزادی ایجاد می‌کنند، توانایی انجام طیف گسترده‌ای از حرکات را دارد. یک ماژول خنک‌کننده ویژه نیز برای مدیریت گرمای تولیدشده توسط این عملگرها در نظر گرفته شده است.

طراحی بیومیمتیک این دست مصنوعی رباتیک، امکان انجام فعالیت‌هایی ازجمله شانه زدن مو، نوشتن، دست دادن، تبادل کارت ویزیت و بازی شطرنج را فراهم می‌کند. علاوه بر این، کاربران می‌توانند از این دست مصنوعی برای استفاده از قیچی، کار با تلفن هوشمند و حتی اجرای زبان اشاره پیچیده بهره ببرند.

یکی از ویژگی‌های متمایز این دست مصنوعی، پشتیبانی از کنترل صوتی هوشمند است. این سیستم با دقت ۹۵ درصد و زمان پاسخگویی سریع، از ۶۰ زبان و ۲۰ گویش مختلف پشتیبانی می‌کند و تجربه‌ای راحت و مقرون‌به‌صرفه برای کاربران فراهم می‌آورد.

نتایج امیدوارکننده در آزمایش‌های بالینی

این دست مصنوعی رباتیک در آزمایش‌های بالینی نتایج قابل‌ توجهی را به ثبت رسانده است. با توجه به گزارش China Daily، یک فرد ۶۰ ساله دارای قطع عضو توانست تنها در نیم روز مهارت کار با این دست مصنوعی را کسب کند و آزمایش‌های استاندارد عملکرد دست (SHAP) و توانایی حرکتی (WMFT) را با موفقیت پشت سر بگذارد.

پژوهشگران این پروژه در بیانیه‌ای اعلام کردند:

«این تحقیق یک جهش بزرگ در حوزه پروتزهای مصنوعی به حساب می‌آید. این فناوری می‌تواند زندگی افراد دارای قطع عضو را متحول کند و به آنها امکان حرکت آزادانه‌تر، انجام آسان‌تر فعالیت‌های روزمره و بازیابی اعتمادبه‌نفس را بدهد.»