Hugh Herr Az új bionikus, amely lehetővé teszi számunkra a TED Talk Feliratok és a
A természet kutatása a tudomány nagyítóján keresztül a tervezők elveket, folyamatokat és anyagokat vonnak ki, amelyek a tervezési módszertan alapját képezik; a biológiai anyaghoz hasonló szintetikus struktúráktól kezdve az idegi folyamatokat szimuláló számítási módszerekig a tervezést a természet ihlette. A természetet is a design ihlette. Az olyan területeken, mint a genetika, a regeneratív orvoslás vagy a szintetikus biológia, a tervezők olyan technológiákat találnak ki, amelyek természetükben nem egyenértékűek.
A Bionics megvizsgálja a biológia és a design kölcsönhatását. Mint látható, a lábam bionikus. Ma emberi történeteket mesélek neked a bionikus integrációról, arról, hogy az emberi testbe kapcsolt és beültetett elektromechanika hogyan kezd hidat képezni a fogyatékosság és képesség, a határok és az emberi potenciál között.
Sajnos a technológiának vannak hiányosságai, és a hátrány egyre inkább jelen van. Ennek az úrnak hiányzik három végtagja. Igaz, hogy a jelenlegi technológiának köszönhetően már nem ül kerekesszékben, de keményebben kell dolgoznunk a bionikán, hogy egy napon bárki teljes mértékben felépülhessen. Az MIT Media Lab-nál létrehoztuk az Extrém Bionika Központot. Feladata az emberi rehabilitációhoz szükséges alapvető tudományos és technológiai képességek fejlesztése d.p.d.v. biomechatronikus és regeneratív a lehető legtöbb mentális vagy fizikai fogyatékosság esetén.
Ma elmondom, hogyan működnek a lábam, hogy bemutassam ennek a központnak a célját. Tudd, hogy tegnap este epiláltam a lábaimat, tudván, hogy neked kellett bemutatnom őket.
A bionika extrém mérnöki interfészeket igényel Bionikus lábamban három interfész van: mechanikus, mivel kapcsolódnak a biológiai testhez; dinamika, hogyan mozognak, mint az izmok és a csontok; és elektromos, mivel kommunikál az idegrendszerrel. Kezdem a mechanikus interfésszel. A tervezés terén még mindig nem értjük, hogyan kell mechanikusan rögzíteni az eszközöket az emberi testhez. Számomra rendkívüli, hogy ebben az időszakban az emberiség történelmének legérettebb és legrégebbi technológiája, a cipő még mindig okoz nekünk fejfájást. Fogalmunk sincs, hogyan lehet a testünkhöz rögzíteni a dolgokat. Ez Neri Oxman professzor gyönyörű tervezési munkája az MIT Media Lab-tól, aki a 3D nyomtatott modell színváltozatán keresztül mutatja be az exoskeletonok térbeli változatosságát. Képzeljen el egy olyan jövőt, ahol a ruhák merevek és puhák, ahol szükség van rájuk, amikor szükség van rájuk, az optimális támogatás és rugalmasság érdekében, anélkül, hogy kellemetlenséget okozna.
Szenzorokat és intelligens anyagokat is tartalmazunk szintetikus bőrből. Ezt az anyagot találta ki a kaliforniai SRI International. Elektrosztatikus hatás alatt megváltoztatja a merevségét. Tehát nulla feszültség alatt az anyag megfelel. Olyan petyhüdt, mint a papír. Ezután megnyomja a gombot, feszültséget ad, és merevvé válik, mint a fa. Bevezettem ezt az anyagot a szintetikus bőrbe, amely a bionos végtagot rögzíti a biológiai testemhez. Amikor ide mentem, nem volt feszültség. A kezelőfelületem puha és alakítható. A gombot megnyomják, a feszültséget alkalmazzák, és merevvé válik, ami megnöveli a bionikus végtagok mozgékonyságát.
Exoskeletonokat is építünk. Ez az exoskeleton merevvé és puhává válik a futási ciklus megfelelő szakaszaiban, hogy megvédje a biológiai ízületeket a kemény hatásoktól és lebomlástól. A jövőben exoskeletont fogunk viselni olyan közös tevékenységekben, mint a futás.
Ezután a dinamikus felület. Hogyan mozognak a bionikus végtagjaim, mint az izmok és a csontok? Az MIT laboratóriumomban azt tanulmányoztam, hogy a normál fiziológiájú emberek hogyan ülnek, járnak és futnak. Mit csinálnak az izmok és hogyan vezérli őket a gerincvelő? Ez a létfontosságú tudomány határozza meg, mit építünk. Bionikus bokákat, térdeket és csípőket építünk. A testrészeket a semmiből építjük. Az általam hordozott bionikus végtagot BiOM-nak hívják. Közel 1000 betegnek adták, közülük 400 sebesült amerikai katona.
Hogyan működik? A sarok becsapódásakor a számítógép irányítása alatt a rendszer ellenőrzi a merevséget, hogy csillapítsa a végtag talajjal való érintkezéskor bekövetkező ütését. Ezután a középső helyzetben a bionikus végtag nagy csavaróerőt produkál, amely úgy emeli az embert, mint a természetes járás során, összehasonlítva a borjúizmok működésével. Ez a bionikus meghajtás nagyon fontos d.p.d.v. klinikai gyakorlat a betegek számára. Bal oldalon a hölgy által viselt bionikus eszköz látható - a jobb oldalon egy passzív eszköz, amelyet ugyanaz a hölgy visel, és amely nem utánozza a normális izomműködést, lehetőséget adva neki arra, hogy olyat tegyen, amire bárkinek képesnek kell lennie, fel és le a lépcsőn a házban . A Bionics rendkívüli sporttudást is lehetővé tesz. Itt egy úr kőúton fut. Stive Martin, nem pedig a komikus, aki egy afganisztáni robbanásban veszítette el a lábát.
Exoskeleton struktúrákat is építünk ugyanazon elvek alapján a biológiai végtag vonatkozásában. Ennek az úrnak nincs lábbetegsége, fogyatékossága. Normál fiziológiával rendelkezik, ezért ezek az exoskeletonok hasonló erővel hatnak az izmokra, így a saját izmainak már nem kell ezeket az erőket alkalmazni. Ez a történelem első exoskeletonja, amely növeli az emberi járást. Jelentősen csökkenti az anyagcsere költségeit. Annyira mélyen megnövekszik, hogy amikor egy egészséges ember 40 percig viseli, majd kiveszi, saját biológiai végtagjai nevetségesen nehéznek és furcsának érzik magukat. Olyan időszakot kezdünk, amelyben a testünkhöz rögzített gépek erősebbé, gyorsabbá és hatékonyabbá tesznek minket.
Az elektromos interfészre váltva hogyan kommunikálnak a bionikus végtagjaim az idegrendszeremmel? A végtagok körül elektródák találhatók, amelyek mérik az izmok elektromos impulzusát. Ily módon kommunikálja a bionikus végtagot, így ha hiányzó végtagom mozgatására gondolok, a robot követi a mozgás szándékait. Ez a diagram bemutatja, hogyan szabályozzák a bionikus végtagot, ezért modellezzük a hiányzó biológiai végtagot, és megtudtuk, hogy milyen reflexek fordulnak elő, hogyan vezérlik a gerincvelő reflexei az izmokat, és ez a képesség beépül a bionikus végtag chipjeibe. Amit akkor tettem, a reflex, a gerincreflex érzékenységét moduláltam az idegjellel, így amikor a végtagot ellazítom, kapok egy kis erõt, de minél feszesebb az izom, annál több erõt kapok, és még futni is tudok. Ez volt az első idegellenőrzés alatt végzett futás bemutatója. Kiváló. (Taps)
Szeretnénk egy lépést előre tenni. Meg akarjuk zárni az ember és a külső bionikus végtag közötti hurkot. Olyan kísérleteket hajtunk végre, amelyekben idegeket, metszett idegeket növesztünk csatornákon vagy mikrocsatornákon keresztül. A csatorna másik végén az ideg a sejtekhez, a bőrsejtekhez és az izomsejtekhez kapcsolódik. A motorhornyokban észlelhetjük, hogy az illető hogyan akar mozogni. Vezeték nélkül továbbítható a bionikus végtaghoz, majd a bionikus végtag-érzékelők a szomszédos csatornák ingerévé alakíthatók, amelyek érzékeny csatornák. Amikor emberi felhasználásra elkészül, a hozzám hasonló embereknek nem csak szintetikus végtagjaik vannak, amelyek ugyanúgy mozognak, mint az izmok és a csontok, hanem izomnak és csontnak érzik magukat.
A videó Lisa Mallete röviddel azután, hogy két bionikus végtagot kezdett viselni. A bionika valóban mélyen megváltoztatja az emberek életét.
(Videó) Lisa Mallette: Isten. Nem tudom elhinni. Mintha igazi lábam lenne. Ne kezdj el futni.
Férfi: Most gyere vissza, és tedd ugyanezt. Sétáljon, lépjen a saroktól a talpáig, mint általában a sík talajon. Próbálj meg feljutni a csúcsra. LM: Istenem. Férfi: Felvesz? LM: Igen! Nem is tudom leírni. Férfi: Ő hordoz és támogat.