Cánh tay biorobotic sử dụng cơ nhân tạo để giảm run – Hướng đi mới cho thiết bị đeo hỗ trợ
Run tay là tình trạng ảnh hưởng đến khoảng 80 triệu người trên thế giới, đặc biệt là những bệnh nhân mắc bệnh Parkinson. Các chuyển động không tự chủ này gây khó khăn cho các hoạt động hàng ngày như cầm cốc nước hay viết chữ. Các thiết bị robot mềm đeo trên người có thể là một giải pháp tiềm năng giúp kiểm soát run tay, nhưng các nguyên mẫu hiện tại vẫn chưa đủ tiên tiến để mang lại hiệu quả thực sự.
Nhằm cải thiện công nghệ này, các nhà khoa học tại Viện Max Planck về Hệ thống Thông minh (MPI-IS), Đại học Tübingen và Đại học Stuttgart đã hợp tác trong dự án Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (BITS). Nhóm nghiên cứu đã phát triển một cánh tay biorobotic, còn được gọi là "bệnh nhân cơ học", để mô phỏng chứng run. Cánh tay này được trang bị hai sợi cơ nhân tạo chạy dọc theo cẳng tay, sử dụng công nghệ bộ truyền động điện-thủy lực (electro-hydraulic actuators).
Cơ chế hoạt động của cánh tay biorobotic
Nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu từ các bệnh nhân thực tế và tái tạo chuyển động run trên cánh tay biorobotic. Khi hệ thống kiểm soát run được kích hoạt, các cơ nhân tạo co và giãn để triệt tiêu chuyển động dao động, giúp giảm đáng kể tình trạng run tay.
Mục tiêu của nghiên cứu này gồm hai phần:
Cánh tay biorobotic như một nền tảng thử nghiệm – Thiết bị này giúp các nhà khoa học kiểm tra nhanh chóng và hiệu quả các công nghệ exoskeleton hỗ trợ, giảm sự phụ thuộc vào các thử nghiệm lâm sàng tốn kém và phức tạp.
Phát triển thiết bị đeo hỗ trợ từ công nghệ HASEL – Cơ nhân tạo HASEL, do nhóm nghiên cứu tại MPI-IS phát triển, đã được cải tiến qua nhiều năm. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng trong tương lai, những cơ nhân tạo này sẽ trở thành nền tảng cho các thiết bị đeo mềm giúp người bệnh kiểm soát run tay một cách kín đáo và thoải mái.
Tương lai của thiết bị hỗ trợ run tay
Các nhà khoa học tin rằng công nghệ này có tiềm năng tạo ra một thiết bị đeo linh hoạt, có thể điều chỉnh để phù hợp với từng loại run tay. Bằng cách kết hợp mô hình "bệnh nhân cơ học" và mô phỏng sinh cơ học, nhóm nghiên cứu có thể đánh giá khả năng kiểm soát run của cơ nhân tạo ngay từ giai đoạn phát triển ban đầu, tiết kiệm thời gian và chi phí.
Giáo sư Syn Schmitt từ Đại học Stuttgart nhấn mạnh rằng thử nghiệm trên cánh tay biorobotic giúp loại bỏ rào cản trong quá trình phát triển công nghệ mới, cho phép hiện thực hóa nhiều ý tưởng tiềm năng mà trước đây bị giới hạn bởi các thử nghiệm lâm sàng đắt đỏ.
Dự án này là một minh chứng quan trọng cho tiềm năng của robot mềm trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Theo Christoph Keplinger, Giám đốc Bộ phận Vật liệu Robot tại MPI-IS, các hệ thống robot linh hoạt dựa trên vật liệu biến dạng sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai của y học và công nghệ hỗ trợ.