Michał Mikulski o biomedycznym ramieniu robotycznym sterowanym elektromiogramem

Rozmowa z autorem prototypu, doktorantem Politechniki Śląskiej, zwycięzcą drugiej edycji konkursu PARP Akademicki Mistrz Innowacyjności.

O EGZOSZKIELETACH

Egzoszkielet jest rodzajem - mocowanego na zewnątrz ciała - pancerza wzmacniającego siłę mięśni użytkownika. Wspomagając pracę narządu ruchu, może wspierać osoby ze stwardnieniem rozsianym, zanikiem mięśni, czy rozszczepem kręgosłupa, a nawet te, które całkowicie utraciły sprawność kończyn. Może być też przydatny osobom przechodzącym długą rehabilitację po przejściowej utracie sprawności czy długim noszeniu gipsu. Działanie egzoszkieletu jest różne, zależnie od stopnia niepełnosprawności. Egzoszkielet ramienia przeznaczony jest dla tych, którzy dysponują jeszcze resztkami sprawności. Z kolei egzoszkielet kończyn dolnych nawet dla tych, którzy całkowicie ją utracili. Współpracuję dziś z niepełnosprawnym młodym człowiekiem, który jako 19-latek został potrącony na pasach. Przeszedł amputację lewej nogi nad kolanem, ma niedowład nóg i rąk, jeździ na wózku i jest w pełni zależny od innych. Wierzę głęboko w to, że za dwa lata wstanie i pójdzie o własnych siłach, wspierany jedynie kulami i egzoszkieletem.

O PRZYDATNOŚCI PROTOTYPU

Prototyp to dopiero początek. Aby nasza technologia trafiła do osób potrzebujących, jej komercjalizacją musi zająć się firma lub dedykowana jednostka. Na razie mój egzoszkielet ramienia to produkt może bardzo dobrej, ale jednak tylko pracy magisterskiej. Nie mam wątpliwości, że jego zastosowanie w rehabilitacji będzie wymagać poważnych nakładów finansowych i bez zewnętrznego inwestora się nie obędzie. Egzoszkielet ramienia jest też na razie dość ciężki. Waży ok. 3 kg. Ale na tym etapie projektu nie chodziło o to, aby był lekki, ale o to, aby znaleźć metodę wykorzystania sygnału EMG do sterowania ramieniem robotycznym. Prototyp egzoszkieletu ramienia sfinansowałem z własnych środków, zarabiając podczas studiów jako programista i architekt oprogramowania. Na rozwój egzoszkieletu kończyn dolnych otrzymałem dofinansowanie z Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w wysokości ponad 170 tys. zł., co nie pozwala na utrzymanie licznego zespołu, ale wystarczy na opracowanie prototypu.

O STEROWANIU EGZOSZKIELETAMI

Istnieje kilka metod sterowania egzoszkieletem kończyn dolnych. Nie uzyskaliśmy jeszcze patentu na wybraną przez nas metodę, więc nie mogę powiedzieć o niej zbyt dużo. Przykładowo jednak Amerykanie wykrywają nacisk człowieka na buty egzoszkieletu. Odciążenie konkretnej nogi powoduje wymuszenie jej ruchu przez konstrukcję egzoszkieletu. W ten sposób egzoszkielet odwzorowuje poprawny wzorzec chodu. posługują się odczytem ruchu całej postaci. Kiedy człowiek idzie naprzód, macha rękami, odchyla się na boki i balansuje ciężarem ciała. Odczytując ruch górnej połowy ciała, możemy zaprojektować odpowiedni ruch dolnej połowy.