แขนกลเป่าลม

MIT จับมือ ม.เซี่ยงไฮ้ พัฒนา แขนเทียมเป่าลม ใช้งานได้จริง ในราคาจับต้องได้

ทีมวิศวกรของ MIT และมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้เจียวทง ได้พัฒนา แขนเทียมเป่าลม ที่มีลักษณะนุ่ม น้ำหนักเบา ซี่งขยับและใช้งานในชีวิตประจำวันได้ ตั้งแต่ ยกของเบา ๆ รูดซิป หรือเล่นกับสัตว์เลี้ยง ด้วยต้นทุน 500 ดอลลาร์ หรือประมาณ 15,000 บาท ซึ่งเป็นราคาที่พอจะจับต้องได้ เมื่อเทียบกับแขนเทียมเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน

แขนเทียมราคาจับต้องได้

ปัจจุบัน มีผู้พิการที่สูญเสียแขนหรือขา และต้องใช้อุปกรณ์ช่วยกว่า 5 ล้านคนทั่วโลก

แม้จะมีแขนเทียมคุณภาพสูง ที่มาพร้อมกลไกการเคลื่อนไหวที่ละเอียด สามารถตรวจจับสัญญาณกล้ามเนื้อของผู้ใช้ผ่านการเชื่อมต่อกับเส้นประสาท เพื่อขยับได้ตามความต้องการแล้ว

แต่ปัญหาคือแขนเหล่านี้ มีน้ำหนักมาก และอาจราคาสูงระดับหลายหมื่นดอลลาร์

ใช้งานได้จริงด้วยหลักการปั๊มลม

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิศวกรของทั้งสองสถาบันได้ออกแบบแขนเทียม จาก อีลาสโตเมอร์ (โพลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่น) คล้ายหุ่นยนต์เป่าลมในแอนิเมชั่น ‘Big Hero 6’

ตัวแขนเทียมประกอบด้วยนิ้วทั้งห้า ซึ่งมีลักษณะคล้ายลูกโป่งที่เป่าลม ภายในของแต่ละนิ้วฝังไว้ด้วยเส้นใย คล้ายกับกระดูกปล้องในนิ้วจริง ทั้งห้านิ้วจะเชื่อมต่อกับฝ่ามือจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

ในการเคลื่อนไหว แทนที่จะควบคุมแต่ละนิ้วด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าแบบเดียวกับแขนเทียมที่ติดตั้งระบบประสาท

ทีมวิศวกรเลือกใช้ระบบนิวเมติกส์ (การอัดอากาศไปตามท่อที่ต่อกับชิ้นส่วนของเครื่องจักร ให้เกิดพลังงานกล แบบกระบอกสูบลม) โดยจะมีปั๊มลมและวาล์วขนาดเล็กสำหรับสวมที่เอวเป็นตัวอัดอากาศ เพื่อให้นิ้วขยายและงอตามตำแหน่ง ตามลักษณะการใช้งาน

ในการสั่งงานให้นิ้วขยับตามรูปแบบใช้งาน เช่นถือแก้ว จับวัตถุ ฯลฯ

เซนเซอร์ EMG ที่ติดตั้งในแขนเทียม จะเปลี่ยนคำสั่งจากเซลล์ประสาทตามความคิดของผู้ใช้งาน ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งสัญญาไปยังระบบนิวเมติกส์ เพื่อขยับนิ้วทั้งห้าผ่านแรงดันจากปั๊มลม ให้เป็นรูปทรงตามต้องการ

รูปทรงของมือและนิ้วสำหรับใช้งานต่าง ๆ จะถูกวางไว้ตามแบบจำลองจากคอมพิวเตอร์ ที่ถอดรหัสโดยอัลกอริทึม

เช่น เมื่อผู้ใช้คิดจะถือแก้วไวน์ที่มีบอบบาง เซนเซอร์ EMG ก็จะรับสัญญาณและปรับระดับแรงลมให้เหมาะสม

ถึงหลักการของแขนเทียมนี้ จะไม่ซับซ้อนเหมือนแขนเทียมเชิงพาณิชย์ทั่วไป แต่ทีมวิศวกรก็เพิ่มในสิ่งที่แขนเทียมเหล่านั้นไม่มี คือการติดเซนเซอร์ความดันไว้ที่ปลายนิ้ว ที่จะส่งสัญญาณไฟฟ้ากลับไปยังแขนท่อนบนของผู้ใช้งาน เมื่อมีการสัมผัส เพื่อให้ผู้ใช้งาน “รู้สึก” ได้

อนาคตเพื่อผู้พิการทั่วไป

ในเอกสารที่ตีพิมพ์ใน Nature Biomedical Engineering สรุปว่าแขนกลนี้นอกจากจะใช้งานได้จริงแบบเรียลไทม์แล้ว ยังช่วยให้ผู้ใช้งานรู้สึกได้ เมื่อสัมผัสวัตถุ

พร้อมกันนี้ ก็ได้มีการจดสิทธิบัตรการออกแบบผ่าน MIT แล้ว จ้าว ซวนเหอ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT มองว่าแม้ปัจจุบัน จะยังไม่มีการผลิตแขนเทียมนี้เป็นผลิตภัณฑ์ แต่การออกแบบนี้ก็มีศักยภาพสูงที่จะต่อไปยอดสู่การพัฒนาแขนเทียม ราคาประหยัด เพื่อให้ผู้พิการทั่วไปสามารถใช้ชีวิตแบบคนปกติได้

เรียบเรียงจาก

Inflatable robotic hand gives amputees real-time tactile control

AHEAD ASIA นวัตกรรม ล้ำหน้า

Subscribe to Our Newsletter

Loading
Total
0
Shares
Previous Article
สจล.

สจล. ผนึกกำลังกรุงไทยหนุนดิจิทัลแพลตฟอร์ม ขับเคลื่อนโรงพยาบาลครบวงจร

Next Article
เหตุผลที่บางคนขอโทษใครไม่เป็น

เหตุผลที่บางคนขอโทษใครไม่เป็น ข้อคิดด้านจิตวิทยาจาก กาย วินช์

Related Posts