רגל רובוטית מסחרית עשויה להועיל לאמפוטות של ניידות גבוהה יותר ונמוכה, הרובוטי אוניברסיטת מישיגן הראו לראשונה.
הרגל סיפקה את הרווחים הגדולים ביותר כאשר צוות ה- UM יישם אסטרטגיית בקרה משלו, מה שמאפשר הפלגה סימטרית יותר, סיכוני השבתה נמוכים יותר וירידה במתח על רגלי הקול והירכיים של משתתפי המחקר.
צוות מישיגן עבד עם ברך הכוח של Össur, שסופקה על ידי החברה, במימון ראשוני של המכונים הלאומיים לבריאות.
רגליים תותבות רובוטיות מרובות נמצאות בשוק אך עדיין אינן בשימוש קליני רחב. עבור פעילויות רבות, הקלילות והפשטות של רגליים פסיביות עדיפות על ידי משתמשי תותבת. עם זאת, עבור פעילויות מיסוי במיוחד כמו עלייה מכיסא, טיפוס במדרגות וגבעות, והליכה למרחקים ארוכים, לתוספת הכוח יש פוטנציאל לעזור למשתמשים בתותבת להיות פעילים יותר ובמקביל למנוע פגיעות בשימוש יתר.
"לרגל הפסיבי יש יתרון עצום במחקר זה מכיוון שהמשתתפים משתמשים בה מדי יום והם רגילים מאוד להתנהגויותיו. משתתפי המחקר שלנו היו רק שני אימונים עם הרגל המופעלת. אפילו עם החיסרון הזה, צפינו ביתרונות של הרגל המופעלת הן עם הבקר והן של Össur," אמר רוברט גרג, פרופסור לרובוטיקה וכתב העת Neuroting בכתב העת.
"המחקר שלנו הוא משמעותי מכיוון שראיות היו חסרות בעבר ליתרונות של ברכיים רובוטיות על ברכיים פסיביות מתקדמות, וזו סיבה גדולה שחברות ביטוח אינן מכסות בדרך כלל ברכיים רובוטיות. התוצאות שלנו מתחילות לספק עדות זו."
במחקר ראשוני זה, החוקרים התמקדו בפעילות מרכזית של חיי היומיום בהם תותבת מופעלת יכולה לספק יתרונות משמעותיים בהשוואה לתותבות הברך הפסיביות. משתתפי המחקר ישבו שוב ושוב ועמדו; הלך במהירות על הליכון; ושוב ישב שוב ושוב בכיסא, הלך והתיישב שוב.
משתמשי תותבת שדרשו סיוע נוסף בהליכה, כמו מקל, מצאו כי ברך הכוח הציעה עזרה משמעותית בכל המשימות הללו. אלה שמתעגלים ביתר קלות על תותבות משלהם ראו את השיפור הגדול ביותר בהליכות שלהם כאשר הצוות של גרג יישם את אלגוריתם השליטה שלהם ברגלו של Össur. קטיוע אחד אחרון תיאר זאת כקרוב ביותר שהם הרגישו להליכה עם שתי רגליים על תותבת.
המטרה שלנו בבקרת תותבת היא לגרום לרגל להתנהג קרוב ככל האפשר לגפה האנושית החסרה על מנת למנוע פיצויים המובילים לעתים קרובות לפגיעות יתר. זה גם משנה מכיוון שסטיות ההליכה יכולות להביא תשומת לב לא רצויה למשתמשים מסוימים. "
קווין בסט, עמיתת מחקר ברובוטיקה, בוגר תואר שלישי של ה- UM הרובוטיקה והמחבר הראשון של המחקר
הצוות חקר שתי גישות בקרה שונות באופן מהותי. הבקר המקובל יותר של Össur מסתמך על הכרת תכונות ספציפיות בתנועת המשתמש, ומציין מה הם עומדים לעשות. זה הופך את המערכת לבטוחה מאוד וצפויה אך לא תמיד ממשיכה להתעדכן בכוונת המשתמש, אמר גרג. על מנת לשבת, המשתמשים צריכים לחכות לברך כדי להכיר בתנועה הישיבה לפני שהיא תתכופף, וכך גם בעמידה.
לעומת זאת, גישת הבקרה שפותחה על ידי הצוות של גרג מתאימה ללא הרף לתנועת המשתמש. הם בנו מודלים מתמטיים של האופן שבו בני האדם נעים, המבוססים על מערכי נתונים גדולים של אנשים לא מוגבלים. בכל רגע בזמן, אלגוריתם השליטה שלהם מודד את תנועת הירך של המשתמש כדי לקבוע את ההתנהגות הנכונה, ויוצר תנועות ברך טבעיות יותר המסונכרנות יותר עם המשתמש.
"עם השיפורים במכשירים רובוטיים, ברור כי תותבות רובוטיות מציעות הבטחה רבה לאוכלוסיית הקטיוע", אמר ג'ף וונסמן, תותבת/אורתוטית מוסמכת ברפואה מישיגן ומחקר המחקר. "אני נרגש לראות את התקדמות של אסטרטגיה לספק למשתמשים תותבת מופעלת שליטה מסונכרנת על ידי המשתמש. אני מאמין שזה קישור חסר להפיכת תותבות מופעלות למציאות עבור Amputees."
קשה יותר ללמוד אלגוריתם בקרה חדש זה לאחר השימוש בתותבת קונבנציונאלית במשך שנים, אך הניסויים החוזרים ונשנים של העמידה-על-עמדו הראו כי המשתתפים למדו. במקום להתעייף יותר מכל משפט, הם הפכו מהר יותר. ואז בזמן ההליכה, הקבוצה הניידת יותר הראתה שני שיפורים שיכולים להפוך ליתרונות משמעותיים.
ראשית, הם הרימו את אצבעות כף הרגל התותבת גבוהה יותר, והפחיתו את הסיכון לטעון על מכשולים קטנים או על שטח מחוספס יותר. שנית, הם לא היו צריכים להניף את המותניים שלהם באותה מידה כדי להזיז את הרגל התותבת קדימה, לרמוז כי הברך המופעלת ואלגוריתם השליטה בחיים עלולים להפחית את כאבי הגב ולאפשר למשתמשים ללכת רחוק יותר לפני שהוא מתעייף, אם כי הצוות לא יכול היה למדוד את זה עם המחקר הקצר.
בשלב הבא, הצוות מקווה להפגין את הבטיחות והיעילות של אלגוריתם השליטה שלהם במדרגות ורמפות, ואחריהן מבחני בית. עם יותר זמן להתאמן, המשתתפים עשויים להיות מסוגלים להשיג עוד יותר. אם אסטרטגיית הבקרה תצליח, Össur יכול לשלב היבטים שלה באלגוריתם שלה.
לעת עתה, השיפורים עם האלגוריתם של Össur עצמו הספיקו לשניים ממשתתפי המחקר לעבור לברך הכוח בגלל התותבת היומיומית שלהם, והדגימו כי תותבות רובוטיות עוברות מחקירת מעבדה לתועלת בעולם האמיתי.
המימון העיקרי של המכונים הלאומיים לבריאות היה תחת פרס מס 'R01HD094772, עם תמיכה נוספת של הקרן הלאומית למדע. Össur סיפק תמיכה כספית ראשונית ועשויה להיות בעלת אינטרס כלכלי בתוצאות.
הצוות הגיש בקשה להגנת פטנטים על הבקר שלהם בסיוע שותפויות חדשנות של UM.
