Ученые из Южной Кореи создали носимую роботизированную систему, выполненную в виде обычной одежды. Эта «умная» ткань способна самостоятельно создавать ультратонкие «мышцы» из микронитей сплава с памятью формы. Текстильные мышцы, имеющие вес всего 10 грамм, обладают значительной силой, позволяющей поднимать грузы весом от 10 до 15 килограммов, и обеспечивают необходимую свободу движений. Данная разработка открывает новые возможности для помощи пациентам, страдающим от нервно-мышечных расстройств.
Заболевания, например мышечная дистрофия Дюшенна, существенно влияют на способность пациентов к самообслуживанию и ухудшают качество их жизни. Постепенная потеря мышечной силы приводит к возрастающей потребности в помощи, оказываемой сиделками или членами семьи, что оказывает неблагоприятное воздействие на самооценку и психологическое благополучие. Роботизированный экзоскелет, созданный в Южнокорейском институте машин и материалов (KIMM), направлен на решение данной проблемы.
Поддержка плечевых мышц имеет первостепенное значение, так как при нервно-мышечных заболеваниях именно они подвергаются наибольшему воздействию. Плечевой сустав играет важнейшую роль в осуществлении обычных действий, например, приеме пищи, умывании или одевании. Благодаря широкому диапазону движений и возможности совершать сложные вращения, его поддержка представляет собой непростую задачу. В настоящее время доступные экзоскелеты зачастую имеют большие размеры и неудобны в использовании, что сдерживает их внедрение в медицинские учреждения.
Новая система предполагает использование автоматического ткацкого станка, который непрерывно и без участия человека формирует текстильные мышцы из нитей сплава с памятью формы. Толщина этих нитей составляет всего 25 микрометров, что меньше диаметра человеческого волоса. Разработчики заменили металлическую катушку на натуральное волокно и модернизировали как технологию создания мышц, так и конструкцию станка. Благодаря этому удалось обеспечить стабильное и масштабное производство. В результате были получены текстильные мышцы весом 10 грамм, обладающие способностью поднимать ощутимые грузы.
Новая разработка отличается от традиционных переносных роботов, которые обычно используют тяжелые и объемные моторы или пневматические приводы для обеспечения работы суставов. Эта разработка характеризуется легкостью и гибкостью. Она имитирует контуры сложных суставов, например, плеча, и при этом активно их поддерживает. Это первая носимая система своего рода, которую можно носить как одежду; ее вес не превышает двух килограммов, и она способна одновременно поддерживать локоть, плечо и талию. Разработка позволяет на 40 процентов уменьшить усилия мышц, необходимые для выполнения повторяющихся физических задач.
В Сеульской национальной университетской больнице (SNUH) были проведены клинические испытания, посвященные оценке эффективности системы у пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна. Полученные данные продемонстрировали ее действенность, в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, показали, что при поддержке плеча робот-костюм улучшил амплитуду движений пациентов более чем на 57 процентов.
Эта технология, помимо помощи людям, страдающим от мышечной слабости, может быть использована в таких сферах, как логистика или строительство, чтобы уменьшить физические усилия и увеличить эффективность работы. Возможность постоянного производства высококачественных «текстильных мышц» способствует ее быстрому выводу на рынок и внедрению в промышленность. Разработчики планируют продолжать совершенствовать технологии мобильной робототехники, чтобы ускорить появление продукта и занять лидирующие позиции в данной области.