Протезно конечности технология расширенный на дрожжах, давая amputees диапазон бионической опции, в том числе и искусственных колени контролируется микросхем, датчик-Ладена ноги движимый искусственный интеллект, и роботизированные руки, что Пользователь может управлять с ней виду. Но такие высокотехнологичных конструкции могут стоить десятки тысяч долларов, что делает их недостижимая для многих amputees, особенно в развивающихся странах. Теперь МИТ инженеров разработали простой, недорогой, пассивный протезно пешком, что они портной в отдельных. Учитывая пользователя массы тела и размер, исследователи может настроить форму и жесткость протезно пешком, таким образом, чтобы пользователя ходьбы аналогична трудоспособных походка. Они оценить, что ноги, если изготовлены на масштабе, может стоить порядок меньше, чем существующих продуктов. Специально разработан протезы основаны на дизайн рамках разработан исследователей, который обеспечивает количественные способ предсказать пользователя биомеханических производительность, или нескольких минутах поведение, на основании механическое дизайн протезно пешком. "[Прогулки] что-то так ядра для нас, как человек, и для этого сегмента населения, которые Нижнем конечности ампутации, там просто не теории для нас, чтобы сказать:" вот как именно мы должны дизайн жесткости и геометрия пешком для вас, для того, ходить, как вы желание, '"говорит Амос зимой, доцент машиностроения в МИТ. "Теперь мы можем сделать это. И это очень мощный." Зимой и экс аспирант Кэтрин olesnavage сообщить подробности этого рамках в ieee сделок на нейронных систем и реабилитации. У них есть опубликован их результаты на их новые протезно пешком в asme журнал механический дизайн, с аспирант Виктор прост и исследования инженер Уильям Бретт Джонсон. Следующие походка 2012 года, вскоре после зимы присоединился МИТ факультет, он подошел к Джайпур пешком, производитель протезов основе в Джайпур, Индия. Организация производства пассивный протезно пешком, направлены к amputees в развивающихся странах, и жертвует более 28,000 моделей каждый год, чтобы люди в Индии и в другом месте. "Они были сделать это ноги на протяжении более 40 лет, и это прочный, так что фермеров может использовать его босиком на открытом воздухе, и это относительно жизни, как, так что если люди идут в мечеть и хотите молиться босиком, они, вероятно, не опороченной," зима говорит. "Но вполне тяжелых и внутренней структуры производится все вручную, который создает большие изменения качества продукции." Организация спросил зимой ли он мог дизайн лучше, легче пешком, которые могли бы быть массового производства на низкой стоимости. "В тот момент, мы начали с просьбой себя," как мы должны дизайн этого пешком как инженеров? Как мы должны предсказать производительность, учитывая нога жесткости и конструкция и геометрия? Как мы должны настроить все, что, чтобы получить человека ходить образом мы хотим, чтобы они ходьбы? "" Зима вспоминает. Команда, во главе с olesnavage, во-первых посмотрел на пути к количественно относятся протез 'механические характеристики пользователя прогулки производительность - это фундаментальных отношения, которые никогда полностью кодифицированных. В то время как многие разработчики протезно ноги сосредоточились на репликации движений трудоспособного ноги и лодыжки, зимой команда взял различных подход, основанный на их реализации, что amputees которые потеряли конечности ниже колена не можете почувствовать, что протезно пешком делает. "Одним из важнейших идеи у нас был было то, что, к пользователю, ноги всего рода, как черный ящик - это не подключен к их нервной системы, и они не взаимодействует с ног тесно," зима говорит. Вместо того, проектирование протезно пешком скопировать движениях трудоспособных пешком, он и olesnavage посмотрел на дизайн протезно пешком, которые производят Нижнего-ноги движения аналогичные трудоспособного лица голени, как они ходьбы. "Это действительно открыл дизайн пространство для нас," зима говорит. "Мы потенциально может кардинально изменить ногой, до тех пор, как мы делаем голени делать то, что мы хотим, это сделать, с точки зрения кинематики и Загрузка, так это то, что Пользователь видит." С голени в виду, команда посмотрел способы относятся как механики пешком касается как голени движется в то время как нога в контакте с землей. Для этого, исследователи консультации существующих набора данных, включающий измерения шаги трудоспособных Уокер с учетом тела размер и вес. С каждым шагом, предыдущее исследователи записанного землю реакции сил и изменение центр давления переживаемые Уокер пешком, как это потрясших от пятки, чтобы ног, наряду с позиции и траекторию голени. Зимой и его коллеги разработана математическая модель простой, пассивный протезно пешком, который описывает жесткости, возможно движения, и форма пешком. Они вставлен в модель землю реакции сил из набора данных, которые они могли сумму до предсказать, как пользователя голени бы перевести через один шаг. С их модель, затем они настроены жесткости и геометрия моделируемый протезно пешком производить Нижнем ногу траектории, который был близок к трудоспособных качели - это мера они считают, чтобы быть минимальным "голени траектории ошибка." "В идеале, мы бы настроиться жесткости и геометрия пешком прекрасно поэтому мы точно репликации движения голени," зима говорит. "В целом, мы видели, что мы можем получить чертовски близко к трудоспособных движения и Загрузка, с пассивным структура." Развивается на кривой команда затем стремился определить идеальным форму для одной части протезно пешком, что бы быть простой и доступным для производства, в то же время производства ногу траектории очень похоже на том, что трудоспособного пешеходов. Определить идеальным пешком форму, группа побежал "генетический алгоритм" - это общий метод используется для отсеять неблагоприятных опции, в поисках наиболее оптимального конструкций. "Так же, как населения животных, мы сделали населения ноги, все с различными переменных, чтобы сделать различных кривой формы," зима говорит. "Мы загружен их в моделирования и рассчитывается их голени траектории ошибка. Из них, которые имели высоких ошибке, мы убили выключения." Те, которые были ниже ошибке, исследователи дальнейшего смешанных и соответствие с другими формами, развиваться населения к идеальной формы, с низким возможно голени траектории ошибка. Команда используется широкий безье кривой для описания форма пешком, используя только несколько выберите переменных, которые были легко варьироваться в генетического алгоритма. Что приводит ногу форму посмотрел похож на боковой вид тобогган. Olesnavage и зимой понял, что, по настройке жесткости и формы этого безье кривой человека массы тела и размер, команда должна быть в состоянии производить протезно пешком, что создает ногу движения похож на трудоспособных прогулки. Чтобы проверить эту идею, исследователи производится несколько метров для добровольцев в Индии. Протезы были сделаны из обрабатываемых нейлон, материал выбран для его энергии-хранения возможности. "То, что круто есть, это ведет себя ничего, как трудоспособных ноги - нет лодыжки или плюсневой совместных - это просто один большой состав, и все мы волнует как голени движется через пространство," зима говорит. "Большинство тестирования делалось в помещении, но один парень побежал за пределами, он любил его так много. Это ставит весной в вашем шаг." Собирается вперед, команда в партнерстве с vibram, итальянской компании, которые производит резиновые подошвы - гибкая туризм ботинки и кроссовки, что выглядеть ноги. Компания проектирование жизни как покрытия для команды протезирование, которые будут также дать пешком некоторых тяговые более мутной или скользкой поверхностей. Исследователи план для проверки протезирование и покрытий на добровольцев в Индии весной этого года. Зимой говорит простой протезно пешком дизайн также можете быть гораздо более доступным и прочный вариант для населения, таких как солдат, которые хотят, чтобы вернуться к активным долг и ветеранов, которые хотят жить активного образа жизни. "Общие пассивный пешком в США на рынке будет стоить $ 1,000 до $ 10,000, сделанные из углеродного волокна. Представьте, вы идете к вашему протезист, они взять несколько измерений, они отправить их назад к нам, и мы посылаем вернуться к вам специально разработан нейлон пешком в течение нескольких сотен долларов. Эта модель является потенциально игра-изменение для промышленности, потому что мы можем полностью количественно пешком и настроить его для лиц, и применения дешевле материалов." Это исследования финансировалось, в части, по МИТ Тата центр для технологии и дизайн.
