EN
Бионик гар хэрхэн ажилладаг вэ: Үндсэн технологи, инженерчлэлийн зарчим
Сэтгэлийн эргэн ирц, мэдрэлийн нэгдэл
Орчин үеийн бионик гарууд нейрон холболтуудын тусламжтайгаар үйлдэл гүйцэтгэдүг, ядаж биеийн сигналуудыг бодитой гарын хөдөлгөөнүүд рүү хувиргадүг. Эдгээр төхөөрөмжүүд миоэлектрон сенсорууд дээр суурилж, ампутацийн дараа хүрдүг хэсгийн булчингийн цахилгаан идэвхийг уламжлаж. Хүн юм хавтгайхыг хүсэх үед сенсорууд булчингийн хөдөлгөөнийг уламжлан, хуруунуудын хооронд хавтгайх, бүтнээр хавтгайх гэх мэт үйлдлүүд рүү хувиргадүг, үүнд гаднаас ямар нь ч удирдлага шаардагүй. Зарим шинэ загварууд түүнээс илүү алхам хийж, хүртэмжийн хариу урвуу холболт (тактиль фидбэк) төхөөрөмжийг дотроо орнууд. Хуруунуудын төвд бүр жижиг даралтын детекторууд бүрхүүлийн төрх, даралтын хүчний түвшин зэрэг мэдээллийг уламжлаж. Умныхаа програмууд түүн дээр үндэслэн, обьектын гулзайх аюул бүхий, эсвэл илүү даралт шаардагүй гэх мэт мэдээллийг хариу урвуу холболт хэлбэрт хувиргадүг. Сенсорууд ба хөдөлгөөнүүдийн хоорондын хоёр талаас харилцан үйлдэл инженерүүдийн «хагас дуусгүй гүйцэтгэлт систем» гэж нэрлэдүг системийг үүсгэдүг, үүнд хариу урвуу холболт гарын хөдөлгөөнийг тасралтгүй зохицуулж. Үр дүн? Хэрэглэгчдийн умны ачаалал багасаж, үүрдүг үйлдлүүдийн гүйцэтгэл сайжирж: жишээ нь, үүрдүг өндөг хавтгайх үед түүнийг шүүрхийн, эсвэл хатуу хаалттой савны тавиур хүртэмжийн тусламжтайгаар нүүрхийн.
Хөдөлгүүр, Хүч, ба Удирдлагын Системүүд
Өнөөгийн дэвшилтэт протез гар нь хүний гарын хөдөлгөөнийг дуурайх зорилгоор бүтээгдсэн жижигхэн, гэхдээ хүчтэй серво мотор, арьс ширхэгтэй хөдөлгөөнтэй холбоотой. Эдгээр хэсэгүүд нь хамтран ажилласнаар бараг байгалийн нэгэн хэлбэрээр хөдөлгөөн хийх боломжтой. Ихэнх загварууд нь 12-18 цагийн турш үргэлжилсэн жижиг литий ион батарей ашигладаг. Өнөө үед утасгүй цэнэглэх боломжуудтай тул хатуу кабелийн хэрэгцээ байхгүй. Хяналтын систем нь арьсны цахилгаан сигналын мэдээллийг хэрэглэгч юу хүсч байгааг бодож ч болоогүйгээр таамагладаг ухаалаг алгоритмүүдтэй хослуулдаг. Энэ нь гар нь хүнд хэрэгслийг татаж байгаа эсэхээс эсвэл ундны усны аягаг барьж байгаа эсэхээс шалтгаалан ямар хүчтэй юм уу гэдгийг автоматжуулж болно гэсэн үг юм. Мөн температурын хяналт нь байгуулсан тул удаан хугацаагаар хэрэглэхэд хэт халуун болохгүй. Мөн усны бат бөх байдлаас болж, цайны зуух, эсвэл бага зэрэг усанд орох ч боломжтой. Энэ нь хүн эмчилгээ хийх, өдөр тутмын ажлаа хийх, барилгын талбайд ажиллах үедээ гар нь сайн ажиллах боломжийг олгодог.
Эрүүл мэндийн салбарт болон аж үйлдвэрийн салбарт бионик гарны бодит хэрэглээ
Элэгний эмнэлгийн нөхөн сэргээлт, өдөр тутмын амьдралд туслах
Хосолсон гараагүй, мэдрэлийн өвчнөөр өвчтэй хүмүүст бионик гар нь өдөр тутмын бие даасан байдлыг сэргээхэд чухал алхам юм. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь хэрэглэгчдэд жижиг зүйлсийг барьж, татан буулгаж, дахин ашиглах боломжийг олгодог. Тусгаарлагдмал мэдрэгч нь мэдрэлийн шинэчлэлийн үйл явцыг хурдасгаж, олон эмчилгээний хөтөлбөрт сэргээлт хийх хугацааг 30 орчим хувиар багасгаж байна. Томоохон дүрслэлд үзвэл, олон жилийн судалгаагаар эдгээр дэвшилтэт протезийг тогтмол хэрэглэх нь сэтгэцийн эрүүл мэндийн үр дүнг сайжруулж, нийгмийн харилцаанд нөлөөлөх боломжийг нэмэгдүүлэхийг харуулж байна. Энэ нь ДЭМБ-аас хөгжлийн бэрхшээлтэй хүмүүсийн ерөнхий үйл ажиллагаа, амьдралын чанарыг хэмжихэд ашигладаг чухал үзүүлэлтүүдтэй нийцэж байна.
Үйлдвэрлэл ба аюулт орчинд шинэ ашиглалтын тохиолдлууд
Үйлдвэрлэлийн орчинд бионик гарууд одоо зөвхөн хүмүүсийн туслах хэрэгсэл бүүр не. Тэд нь хүмүүсийн хийж чадахгүй зүйлсийг хийж чадах нарийн дистанцион хяналтын системүүд болой бүүр не. Жишээ нь, электроникийн үйлдвэрлэл. Эдгээр үндэсний төхөөрөмжүүд компонентуудыг миллиметрийн хувьд нарийн бүүр не, давтамжит бүүр не, түүнчлэн урьдчилан тодорхойлогдсон байрлалд тавьж чадах, мөн тулгуйн ажилтнууд ч түүнийг хийж чадахгүй. Энэ тогтвортой бүүр не гажигт бүүр не хориглодог, үйлдвэрлэлийн хурдныг илүүд нэмж чадах. Радиоактив бодисууд, хүчтүүр хүчил, даралтанд бүүр не цахилгаан системүүд зэрэг аюултай зүйлсийн хувьд роботын хүзүүнүүд нь холоос ажилладаг операторуудын хүчтүүр салаа бүүр не. Түүнд суурилж бүүр не сенсорууд нь тийнхүү дэлгэрэнгүй хүрээд хариу үйлдэл өгч, ажилтнууд хүндрүүлж чадахгүй юмс, таамаглаж чадахгүй бодисуудыг аюулгүй бүүр не хандаж чадах. Айдахо Националь лаборатори ба БАСФ-ийн химийн үйлдвэрт явуулж бүүр не бодит дүрсийн шинжилгээ нь аварга аюулгүй бүүр не ажилд хүрээд төлөвлөгдөөгүй зогсолтуудын тоог 45 хувь хүртэл бүүр не хориглодог. Ийнхүү сайжруулалт нь аюулгүй бүүр не ажилд алдаа хийх нь трагеди хүртэл хүрдүүр не үйл ажиллагаанд бүүр не ялгаа хийдүүр не.
Бионик гарын өргөн хэрэглээд саад болгон хүртэлх гол дүрсүүд
Зардал, хүртээмүрүүн байдал, даатгалын хамгаалалт
Өндөр дэвшилтэт бионик гарны үнэ нь ихэвчлэн 50 мянга гаруй ам.доллар, 100 мянга гаруй ам.доллар байдаг. Энэ нь эдгээр төхөөрөмжүүдийг сайн даатгалын тусламжгүйгээр ихэнх хүмүүс зарцуулж чадахгүй. АНУ-ын Эмнэлгийн тусламж үйлчилгээний төв нь FDA-гийн зөвшөөрөлтэй зарим мёэлектрик төхөөрөмжийг тусгай эмнэлгийн шаардлагыг хангасан тохиолдолд хамруулдаг. Гэхдээ хувийн даатгуулагчид ихэвчлэн эдгээр төхөөрөмжүүд эмнэлгийн хувьд шаардлагатай эсэхээ нотлох хангалттай нотлох баримт байхгүй гэж хэлээд, эсвэл илүү муу нь зөвхөн гоо сайхны төхөөрөмж эсвэл туршилтын төхөөрөмж гэж нэрлэж, гомдол гаргадаг. Эдгээр хамарлын дутагдал нь хөдөө орон нутагт амьдарч буй хүмүүст ялангуяа хүнд нөлөө үзүүлдэг. Эцэст нь зөвшөөрөл авсан ч гэсэн төлбөрөө төлөх хугацаа нь 6-10 долоо хоног байдаг. Ийм хугацааны хойшил нь эмчилгээг хурдан эхлүүлэхэд маш их асуудал үүсгэдэг. Энэ нь булчингийн санах ойг сэргээх шаардлагатай ампутацийн дараах эхний чухал долоо хоногт маш чухал юм.
Түүний бат бөхийн чадвар, үйлдворлол, хэрэглэгчдийн сургалтын шаардлагууд
Нэм, хог бүрхэх, физик цохилт зэрэг зүйл нь мэдрэгчдийн үнэн зөв байдлыг хурдасгаж, хөдөлгөөнт хүчин зүйлсийг хурдан эдлэхэд хүргэдэг. Ихэнх систем нь хоёр сарын дараа дахин шалгах шаардлагатай бөгөөд жилд нэг удаа бүрэн засвар үйлчилгээ хийх шаардлагатай. Эдгээр тусгай системүүдийг мэддэг мэргэжлийн техникчүүдийг олох нь ч хэцүү. Одоогийн байдлаар Америкийн 60 гаруй хувь аймгуудад энэ ажилд бэлтгэлтэй хүн байхгүй. Хөгжлийн бэрхшээлтэй орнуудад энэ нь бүр ч хүнд байна. Эдгээр төхөөрөмжийг хэрэглэдэг хүмүүс 40 гаруй цагийг гар хөдөлгөөн, даралтыг зохицуулах, өөр өөр барьж авах арга барилыг сурахдаа зарцуулдаг. Гэхдээ энэ мэргэжлээр сайн болох нь амар биш, учир нь эхний сургалтын дараа ч ихээхэн тусламж байдаггүй. Хэрэглэгчид тогтмол зөвлөгөөг авч чадахгүй бол технологийг маш хурдан орхидог. Дээрх гуравны нэг нь 12 сарын дотор хэрэглээгээ зогсоодог. Батарейг цэнэглэх нь ч гэсэн хөгжил дэвшилтэй ч гэсэн асуудал хэвээр байна. Хэдийгээр илүү удаан хугацаагаар ажилладаг эрчим хүчтэй ч ажилчид урт цагийн ажилтай байх үедээ эсвэл алслагдсан газар зорчиход нь саад бэрхшээлтэй тулгардаг. Энэ нь хүмүүс найдвартай тоног төхөөрөмжийн үйл ажиллагаанаас хүлээдэг зүйлээ тодорхой нөлөөлж байна.
Бионик гарын хөгжлийн ирээдүй: ХИ, жижигрүүлэлт ба биомимикри
Оюуны хиймэл ухаан нь бидний бионик гар тухай ойлголтыг өөрчилж, бидний хэрэгцээг урьдчилан таамаглаж буй ухаалаг түншүүдтэй харьцуулахад, юу болж байгааг хариулах энгийн хэрэгслээс өөрчилж байна. Хамгийн сүүлийн үеийн хиймэл оюун ухааны системүүд нь гадаргын цахилгаан бичил зургийн дохио, хөдөлгөөний мэдрэгч, мэдрэхүйг нь хангах эргэн ирц зэрэг бүх төрлийн мэдээллийн урсгалаас сурдаг. Эдгээр загварууд нь бие махбод хөдөлгөөн хийхээс өмнө ч 95%-иар хэдийд гаргаа хөдөлгөхыг урьдчилан таамаглаж чадна. Тиймээс эд зүйлсийг барьж авах нь одоо бараг автомат юм шиг санагддаг. Инженерууд мөн шинээр бүтээгдсэн материалын тусламжтайгаар бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг багасгахын тулд томоохон дэвшил гаргасан. Бас биомимикрийн маш гайхалтай зүйлүүд байдаг. Хүний мэдрэлийн адил даралтад хариуцдаг арьс, мөн жинхэнэ шиг ажилладаг металлын нэгдмэлээс хийсэн хиймэл арьс байдаг. Туршилтууд эдгээр сайжруулалтыг хэрэглэгчдэд 60%-иар хурдан зүйлсийг авахад, хуучин хувилбаруудаас 40%-иар бага төвлөрөх шаардлагатай болохыг харуулж байна. Үүнд илүү сайн үүлэн компьютер, илүү тохиромжтой техник хангамжийн загвар зэрэг нь орсон тул үнэ нар нь буурч эхэлж байна. Хэд хэдэн компани аль хэдийнээ FDA-д загваруудаа илгээсэн бөгөөд тэд дараагийн хэдэн жилийн дотор зардлыг 25 мянган доллараас доош унана гэж үзэж байгаа бөгөөд энэ нь эдгээр дэвшилтэт протезийг зөвхөн эмнэлгийн өвчтөнүүд төдийгүй үйлдвэрлэлийн орчинд нарийвчилсан хяналт
Түгээмэл асуулт
Бионик гар дахь мэйэлектрик мэдрэгчүүдийн үндсэн үүрэг юу вэ?
Бионик гар дахь миоэлектрик мэдрэгч нь үлдсэн гарын булчингаас цахилгаан дохио илрүүлж, протез гар хөдөлгөөнийг хянаж, хэрэглэгчдэд хараах, зузаан авах зэрэг байгалийн зан үйл хийх боломжийг олгодог.
Бионик гар нь аюултай орчинд аюулгүй байдлыг хэрхэн сайжруулдаг вэ?
Мэдээжүүлэгчтэй бионик гар нь нарийвчилсан хариу өгүүлэл өгч, радиоактив материал, хүчтэй хүчил зэрэг аюултай бодисыг алслаас аюулгүй удирдах боломжийг олгож, ажилчдад учирч буй эрсдлийг багасгаж өгдөг.
Яагаад дэвшилтэт бионик гар өндөр үнэтэй вэ?
Өндөр дэвшилтэт бионик гар нь нарийн технологи, силиконы карбидын хөдөлгөөнч гэх мэт материал, хиймэл оюун ухааны системийн нэгдмэл байдлаас болж өндөр өртөгтэй байдаг. Мөн тэдгээрийн өндөр үнэ нь судалгаа, хөгжил, үйлдвэрлэлийн үйл явцтай холбоотой.
Бионик гар ашиглахад хэрэглэгчийн сургалт шаардлагатай юу?
Тийм ээ, бионик гар нь үр дүнтэй ажиллахын тулд хэрэглэгчдэд маш сайн сургалт өгөх хэрэгтэй. Энэ сургалтад гар хөдөлгөөн, хашааны хэлбэр, даралтыг дасан зохицуулах зэрэг олон төрлийн арга барилыг сурах шаардлагатай.
Бионик гар ус, халуун зэрэг орчны элементэд тэсвэртэй байдаг уу?
Орчин үеийн ихэнх бионик гар нь усанд баттай байхын тулд загварлагдсан бөгөөд удаан хугацаагаар ашиглах үед хэт халуун байдлыг урьдчилан сэргийлэх температурын хяналтыг багтаадаг бөгөөд янз бүрийн орчинд үр дүнтэй ажиллах боломжийг олгодог.