Chân giả sinh học Utah giúp người tàn tật đi lại năng động, linh hoạt hơn
PGS Kỹ thuật cơ khí Tommaso Lenzi và nhóm sinh viên Đại học Utah, Mỹ tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Sinh học HGN phát triển thành công Utah Bionic Leg, bộ phận giả có động cơ dành cho những người cụt chi dưới.
Tommaso Lenzi điều chỉnh chân giả Utah Bionic Leg trong phòng thí nghiệm. Ảnh Phòng thí nghiệm Lenzi.
Chân giả Bionic Utah của nhóm PGS Lenzi sử dụng động cơ, bộ vi xử lý và trí thông minh nhân tạo (AI) tiên tiến , hoạt động đồng bộ giúp người tàn tật có thêm sức mạnh và sự linh hoạt để đi, đứng lên, ngồi xuống, lên xuống cầu thang và đường dốc.
Sức mạnh bổ sung từ bộ phận chân giả khiến cho các hoạt động này trở nên dễ dàng và ít căng thẳng hơn đối với những người bị mất chi, thường phải sử dụng quá mức phần trên cơ thể và chân còn nguyên vẹn để bù đắp cho sự thiếu hụt hỗ trợ từ bộ phận giả như những người lành lặn.
Chân giả Bionic Utah sẽ giúp những người bị mất chân, đặc biệt là người cao tuổi, đi bộ lâu hơn và đạt được khả năng vận động dài và không mệt mỏi.
PGS Lenzi nói: "Nếu người dùng đi bộ nhanh hơn, chân giả cũng sẽ đi nhanh hơn giúp người sử dụng và cung cấp cho người tàn tật nhiều năng lượng hơn. Hoặc thiết bị tự động điều chỉnh theo độ cao của các bậc trong cầu thang hay có thể giúp người dùng vượt qua các chướng ngại vật".
Chân giả Bionic Utah sử dụng những cảm biến lực và mô-men xoắn được thiết kế tùy chỉnh, gia tốc kế và con quay hồi chuyển giúp xác định vị trí của chân giả trong không gian. Những cảm biến này được kết nối với bộ xử lý máy tính để chuyển dữ liệu đầu vào từ cảm biến thành chuyển động của các khớp giả.
Dựa trên dữ liệu thời gian thực đó, chân giả cung cấp năng lượng cho các động cơ trong khớp để hỗ trợ đi, đứng lên, lên xuống cầu thang hoặc di chuyển quanh chướng ngại vật. "Hệ thống truyền động thông minh" của chân kết nối các động cơ điện với các khớp robot của chân giả. Hệ thống được tối ưu hóa này sẽ tự động điều chỉnh những hành vi chung cho từng hoạt động, tương tự như sang số trên xe đạp.
Thử nghiệm hoạt động của chân giả Bionic Utah. Video Đại học Utah.
Trong thiết kế tổng thể, ngoài khớp gối robot và khớp mắt cá chân robot, Utah Bionic Leg còn thiết kế khớp ngón chân robot để mang lại sự ổn định và thoải mái hơn khi đi bộ. Các cảm biến , bộ vi xử lý, động cơ, hệ thống truyền động và khớp robot kết hợp đồng bộ với nhau, bộ vi xử lý AI trong quá trình khai thác sử dụng sẽ xử lý dữ liệu đầu vào, lựa chọn phương án cung cấp động lực tối ưu, cho phép người dùng điều khiển chân giả bằng trực giác và liên tục, như chân sinh học nguyên vẹn.
Chi tiết về những ứng dụng công nghệ mới nhất của chân được giới thiệu trong một bài báo trên tạp chí Science Robotics . Bài báo do các sinh viên tốt nghiệp kỹ thuật cơ khí của Đại học Utah Trần Minh, Lukas Graber, Sarah Hood dưới sự hướng dẫn của PGS Lenzi thực hiện.
Chân giả Bionic Utah là bước đầu tiên cho sự phát triển các chi giả thông minh, được phát triển trên công nghệ AI và hệ thống cảm biến, khớp robot và hệ thống chuyển động. Nhóm nghiên cứu dự kiến trên nền tảng Bionic Utah, sử dụng các cảm biến chuyển động cơ sinh học hoặc cảm biến thần kinh để phát triển các chi thông minh, cung cấp cho người tàn tật những bộ phận, có khả năng hoạt động như các chi sinh học.
PGS Lenzi và trường đại học Utah đã thiết lập mối quan hệ đối tác mới với công ty hàng đầu thế giới trong ngành công nghiệp chân tay giả, Ottobock để cấp phép cho công nghệ chế tạo Chân giả Bionic Utah để có thể mở rộng sản xuất và cung cấp cho những người tàn tật.
