Космические технологии для более удобных и эффективных протезов ног

Ученые Мичиганского университета разработали роботизированные протезы ног, в которых используются двигатели, изначально предназначенные для применения на роботе-манипуляторе Международной космической станции. Эти двигатели позволяют протезам двигаться более естественным образом, создавая меньшую нагрузку на бедра пользователей, а также более тихие и энергосберегающие по сравнению с ранее существовавшими роботизированными протезами.

Обычные протезы ног требуют, чтобы носящий их человек аномально двигал бедрами, чтобы поднять стопу и перенести ногу вперед. Это может затруднить ходьбу и со временем привести к излишней нагрузке на бедра. Роботизированные ноги могли бы помочь обеспечить более естественную походку для носящих их людей, но нынешние модели имеют несколько ограничений, в том числе жесткость суставов и громкие моторы. Новая конструкция протеза была призвана это изменить.

Участник проекта Тоби Элереи сказал:

Мы спроектировали наши суставы так, чтобы они максимально соответствовали требованиям и были гибкими. Наша роботизированная нога может работать и даже реагировать как человеческий сустав, обеспечивая естественное свободное колено и амортизацию ударов при контакте с землей.

Обычно роботизированные протезы содержат небольшие двигатели, которые быстро вращаются, требуя сложной системы передачи, чтобы обеспечить им разумный крутящий момент. Однако это неэффективно, шумно и делает суставы более жесткими. Новые двигатели, которые исследователи установили на голеностопе и колене ног, являются более мощными, требующими очень малого количества передач, чтобы приложить достаточную силу для перемещения. Конструкция также включает систему рекуперативного торможения для зарядки аккумулятора, что значительно повышает энергоэффективность конструкции.

"Наш протез потребляет примерно половину мощности батареи современных аналогов, но может производить большее усилие, - сказал Роберт Грегг, другой ученый, участвовавший в исследовании. - Если суставы негибкие или жесткие, усилие передается на культю, и это может быть болезненным. Вместо этого мы используем эту силу, чтобы зарядить батарею".  

Протезы уже были протестированы пациентами и получили положительную оценку, обеспечивая более естественную походку и помогая при ходьбе. "В некоторых случаях участники испытаний заметили, что мышцы бедер и спины меньше нагружены с нашим устройством, по сравнению с их обычным протезом, - сказал Грегг.