Un nuevo código abierto La prótesis de pierna artificialmente inteligente diseñada por investigadores de la Universidad de Michigan y Shirley Ryan AbilityLab ya está disponible para la comunidad científica.

El diseño y la programación de copia gratuita de la pierna están destinados a mejorar la calidad de vida de los pacientes y acelerar los avances científicos al ofrecer una plataforma unificada para los esfuerzos de investigación fragmentados en el campo de la biónica.

"Nuestra pierna biónica de código abierto permitirá a los investigadores resolver de manera eficiente los desafíos asociados con el control de las piernas biónicas en una variedad de actividades en el laboratorio y en la comunidad, "dijo el diseñador principal Elliott Rouse, cuerpo docente principal del Instituto de Robótica de la U-M y profesor asistente de ingeniería mecánica. "Además, Esperamos que nuestra pata biónica una a los investigadores con una plataforma de hardware común y permita a los nuevos investigadores de campos relacionados desarrollar estrategias de control innovadoras ".

Rouse y su colaborador Levi Hargrove, director del Centro de Medicina Biónica del Shirley Ryan AbilityLab en Chicago, dará a conocer la pierna y su plataforma en línea en la conferencia Amazon re:MARS en Las Vegas. Detalles sobre dónde pedir las piezas, cómo juntarlos y cómo programar la pierna están disponibles en opensourceleg.com.

Hargrove, quien también es profesor asociado de medicina física y rehabilitación e ingeniería biomédica en la Universidad Northwestern, ya está utilizando la pierna en estudios clínicos.

"Si bien los diseños y el código son gratuitos, la pierna sigue siendo de gama alta, máquina de última generación, ", dijo." Es un sistema plug-and-play único que permite a los científicos evitar costos de investigación y desarrollo de millones de dólares y comenzar de inmediato a probar prótesis para la rodilla y el tobillo. Reduce efectivamente las barreras de entrada para los investigadores ".

Eficiente, diseño único en su tipo

Mientras diseñaba la pierna, Rouse se centró en mantenerlo simple, bajo costo y portátil, pero de alto rendimiento. El resultado incorpora piezas relativamente económicas de unos pocos proveedores; un diseño modular que puede actuar como rodilla, tobillo, o ambos; y una fuente de alimentación a bordo y electrónica de control que permiten probarlo en cualquier lugar.

Además, el equipo adaptó e incorporó nueva tecnología de motores que se ha desarrollado para la industria de los drones. Los motores planos estilo panqueque intercambian menos velocidad por más torque. Estos motores de engranajes más bajos permiten una mayor eficiencia, control más fino y movimientos más parecidos a los humanos.

Los investigadores que trabajan directamente con personas con discapacidad a menudo tienen que construir su propio sistema robótico de piernas. Dijo Rouse. En lugar de empezar de cero, los investigadores pueden utilizar esta plataforma común y, después de alguna asamblea, comenzar a trabajar en mejores soluciones para ayudar a las personas con problemas de movilidad. La plataforma común también permite comparaciones directas de nuevos algoritmos utilizados para controlar la pierna biónica, que los investigadores pueden luego iterar y desarrollar.

Si bien existen muchas prótesis de código abierto para la parte superior del cuerpo, como manos, esta es la primera plataforma de este tipo para las extremidades inferiores. La investigación en biónica de miembros inferiores tradicionalmente ha ido a la zaga de la de las prótesis de miembros superiores, principalmente debido al alto riesgo de mantener el equilibrio y dar soporte a todo el cuerpo del paciente.

La pierna biónica completa como se especifica cuesta $ 28, 500, que incluye piezas mecanizadas por Star Rapid, actuadores de Dephy Inc., y una mini computadora Raspberry Pi que alimenta la inteligencia artificial.

El control avanzado basado en IA, dirigido por Hargrove, puede adaptar las acciones de la pierna biónica para cambiar de actividad sin problemas, como pasar de caminar a subir escaleras y bajar una rampa. Para lograr esto, el equipo utiliza una combinación de señales de contracción muscular y datos de sensores desde dentro de la pierna biónica para predecir cualquier comportamiento que se requiera para el siguiente paso.

Investigación y desarrollo impulsados ​​por la comunidad

Como proyecto de código abierto, cualquiera puede contribuir a mejorar el diseño y la función de la pierna. Si bien la pierna está pensada como una herramienta de investigación y no como una solución para construir en casa, los pacientes involucrados en el proyecto pueden ayudar a enfocar y mejorar el diseño a través de sus comentarios en los ensayos. Las empresas pueden hacer un prototipo de la pierna con sus propias piezas para mejorar el diseño. Y, Los investigadores pueden utilizar el sitio web del proyecto para discutir modificaciones y sugerencias en diseño y control.

"Esto representa el futuro de la investigación:creación rápida de prototipos de hardware robótico de código abierto y sistemas integrados con código compartido, "Dijo Rouse.