Exoscheletele: Prietenul meu cu scheletul unui robot

Exoscheletele: Prietenul meu cu scheletul unui robot

Cand prietenul lui Marcus Woo, Daniel, a suferit o paralizie brusca, perspectivele pareau sumbre. Dar apoi a aparut o oferta interesanta de a fi pilot de testare pentru o pereche de picioare bionice …

D

Daniel Fukuchi si cu mine mergem pe un coridor din subsol, cu pereti albi de cenusa si lumini fluorescente stralucitoare deasupra capului. Este putin mai lent, dar, ca sa fim sinceri, este partial paralizat de la talie in jos.

De obicei, el poate juca impreuna cu carje pentru cativa metri inainte de a pierde aburul. Dar astazi, se misca la un clip decent, punand un picior in fata celuilalt, direct pe holul lung. Sursa noii sale puteri? Un exoschelet.

Dispozitivul se leaga de talie si coapse si este alimentat de doua motoare la solduri care ii conduc picioarele inainte. Miscarea este neteda, iar aparatul fredoneaza la fiecare pas. Fzzp. Fzzp.

In fiecare saptamana din ultimul an, Daniel a venit la acest laborator nedescriptibil de la subsol de la Universitatea din California, Berkeley, unde ajuta la testarea unui exoschelet conceput pentru a pune paraplegicii in picioare. „Se parea ca ar putea fi ceva care ar putea sa ma ajute”, spune el. “Dar, la minim, ar fi doar un fel de distractie sa te joci intr-un robot.”

Daniel Fukuchi (dreapta) si un coleg „pilot de testare” (Berkeley Robotics & Human Engineering Laboratory)

Desigur, nu totul se joaca la Berkeley Robotics and Human Engineering Lab, care este condus de expertul in robotica Homayoon Kazerooni. Prima sa incursiune in exoschelet a fost in dezvoltarea de masini pentru a ajuta soldatii sa transporte incarcaturi grele pe campul de lupta, rezultand in exoscheletul HULC care a fost acum autorizat Lockheed Martin. Dar, in ultimii ani, si-a indreptat eforturile catre proiectarea exoscheletelor care sa ajute persoanele cu dizabilitati. In 2011, probabil in cea mai inalta realizare a grupului sau, au construit un exoschelet care a permis unui student paraplegic Berkeley pe nume Austin Whitney sa mearga la absolvire.

Array

„Scopul general aici este de a crea independenta pentru persoanele cu tulburari de mobilitate si de a le permite sa mearga”, spune Kazerooni (studentii sai numindu-i doar „Kaz”). Pentru el, exoscheletele sunt mai mult decat ambulante. Este vorba de a da oamenilor independenta. „Vreau sa folosesc tot ce am in ceea ce priveste cunostintele si resursele pentru a atinge acest obiectiv”, spune el. „Nu voi renunta pana nu se va face pentru persoanele cu tulburari de mobilitate – este o parte a fiintei mele; este o parte a luptei mele de zi cu zi.”

Ajutandu-i pe Kazerooni sa-si atinga scopul sunt oameni ca Daniel. Suntem prieteni inca din clasa intai. Copilaria noastra a fost plina de plimbari cu bicicleta prin cartierul nostru suburban si jocuri de baschet la curtea scolii. Amandoi am fost intotdeauna pe partea mica si slaba, asa ca atunci cand am luat pentru prima data un baschet in clasa a doua, am recurs la tehnici de tragere neortodoxe. A trebuit sa ridic mingea dintre picioare, in timp ce el o lansa ca si cum ar fi o javelina.

Multi ani mai tarziu, cu doar cateva saptamani inainte de a ne indrepta spre facultate in vara lui 1999, el si un alt prieten din copilarie mi-au sunat la usa, cu palete cu role. Le-am alaturat cu bicicleta mea. S-a dovedit a fi ultima excursie de cartier pe care Daniel si cu mine am fi luat-o vreodata.

In vara dinaintea paraliziei sale, Daniel si cu mine am mers pe role si cu bicicleta

Pana la sfarsitul lunii august, incepusem deja facultatea in timp ce Daniel era in vacanta in Hawaii cu un prieten. Naviga intr-o dimineata pe plaja Waikiki, dar in 45 de minute a simtit o durere palpitanta la nivelul spatelui inferior.

Presupunand ca abia iesea din forma, a ignorat-o. Dupa 30 de minute, totusi, a decis sa se intoarca la tarm, unde a observat o slabiciune crescanda in picioare. Inmuierea in cada a hotelului nu a ajutat si, dupa alte cateva ore de inrautatire progresiva – si dupa ce a cautat de la tatal sau la telefon – a mers la spital. „Pana atunci”, spune el, „eram complet paralizat de la brau in jos”.

In curand a fost diagnosticat cu mielita transversa, o afectiune neurologica rara cauzata de inflamatia maduvei spinarii. Medicii suspecteaza ca, in cazul lui Daniel, propriul sau sistem imunitar i-a atacat sistemul nervos. Potrivit Institutului National al SUA pentru tulburari neurologice si accidente vasculare cerebrale, exista 1.400 de cazuri noi in fiecare an si 33.000 de americani sufera de un fel de handicap cauzat de aceasta tulburare. Unele persoane se recupereaza complet, in timp ce altele raman cu handicap pentru tot restul vietii.

Daniel si-a recapatat incet sentimentul si miscarea, dar orice imbunatatiri s-au aplecat dupa aproximativ sapte ani si inca mai are nevoie de un scaun cu rotile si carje pentru a se deplasa. Apoi, acum putin peste un an, a aflat ca Kazerooni si laboratorul sau cautau piloti de testare si a sarit la sansa. „Adica, cine nu vrea sa aiba„ pilot de testare ”ca una dintre descrierile potentiale ale posturilor tale?” el spune.

Exoscheletul robotic Hercules ajuta o femeie soldat sa ridice o sarcina grea (SPL).

Laboratorul de la subsol al lui Kazerooni este ascuns in spatele unei usi grele la capatul unui hol. Lipit pe usa este un portret imprimat alb-negru al lui Kazerooni. Scrie „KazLab” cu litere mari, iar textul din partea de jos spune „Stiinta cat de repede putem!”

La prima vedere, laboratorul nu arata mai mult decat un garaj de bricolaj. Cartile, hartiile, banda adeziva, suruburile, piulitele si suruburile si alte articole aleatorii sunt imprastiate pe mese metalice, birouri si rafturi pentru carti. Apoi s-ar putea sa observati semnul mic, ridicat pe perete, care scrie: „KAZLAB: Facem costume asa cum au ei in VIITOR”. De tavan atarna unul dintre aceste costume, o versiune similara cu cea a lui Daniel, dar cu picioarele pline si genunchii motorizati. In jurul coltului este o camera separata, unde mai atarna aproximativ jumatate de duzina de costume – prototipuri HULC si modele anterioare de exoschelet – ca si cum ar fi un dulap al unui cyborg. Asezat pe un birou si aparent uitat este ceea ce pare a fi un brat mecanic, pe care actorul Alan Alda a semnat si a scris: „Sper sa poarte asta intr-o zi!”

Exoscheletul HULC construit de Lockheed Martin este conceput pentru a ajuta soldatii cu sarcini grele (Lockheed Martin)

Versiunile anterioare ale exoscheletelor Kazerooni erau masini mari, grele, care sustineau spatele si picioarele intregi ale unei persoane, motorizand fiecare miscare a fiecarui pas. Majoritatea exoscheletelor de pe piata urmeaza acest model – de exemplu, masinile fabricate de Ekso Bionics (fosta Berkeley Bionics), o companie pe care Kazerooni a infiintat-o in 2005. Exoscheletele companiei sunt proiectate pentru utilizare supravegheata in spitale sau alte institutii medicale ca mijloace de terapie pentru paraplegici si pacienti cu AVC.

Dar Kazerooni, care nu mai este afiliat la companie, a schimbat de atunci strategia, urmarind sa creeze exoschelete mai simple pe care oamenii sa le poata folosi singuri acasa. In timp ce exoscheletele conventionale costa sute de mii de dolari, el spune ca vrea sa reduca pretul la doar 10.000 – 20.000 de dolari – inca nu este ieftin, dar ceva ce cineva ar putea cumpara.

Pentru a face acest lucru, echipa sa se indeparteaza de o abordare unica si se indreapta spre exoscheletele minimaliste, adaptate pentru fiecare utilizator. Nu toata lumea cu o tulburare de mobilitate este complet paralizata si nu toata lumea este la fel de apta si de puternica. „Este un continuum de la Usain Bolt la [regretatul] Christopher Reeve”, spune Michael McKinley, student absolvent in laborator.

Un barbat paralizat intr-un accident de constructie este echipat cu un exoschelet realizat de Ekso Bionics (Mario Tama / Getty Images)

De exemplu, deoarece Daniel are un anumit control al genunchilor, nu are nevoie de un costum complet articulat care sa-i miste intregul picior. Picioarele intinse continua inseamna ca masina lui poate fi mai usoara cu 10 kg, seamana mai mult cu un sold motorizat decat cu un exoschelet.

Puteti adauga si scadea componente in functie de mobilitatea utilizatorului – o abordare modulara care face productia de masa mai usoara si mai ieftina, spune McKinley. “Putem amesteca si potrivi componentele pentru a regla cu adevarat aceasta masina finala la ceea ce aveti nevoie.” In cele din urma, spune el, obtinerea unui exoschelet adaptat ar putea fi asemanatoare cu obtinerea unei retete pentru ochelari.

Ziua aceea nu pare chiar atat de indepartata, deoarece Daniel isi continua una dintre testele sale pe coridor, chiar in afara laboratorului. Pentru a face un pas, apasa un buton pe un controler de mana. Un student absolvent numit Brad Perry este, de asemenea, alaturi de noi, programand mersul si asigurandu-se ca masina functioneaza corect, in timp ce Daniel transmite orice problema pe care o are cu exoscheletul. Astazi, butonul pare sa aiba un raspuns intarziat, provocand o usoara problema in pas. De asemenea, cutia electronica cu velcro la spate continua sa cada, astfel incat Perry il reasecteaza constant cu banda adeziva.

Mai repede, mai bine

Cu siguranta, mai sunt inca imbunatatiri de facut, dar chiar si in forma sa actuala, exoscheletul lui Daniel ii permite sa mearga mai departe si mai repede decat daca ar fi doar pe carje. „Cand il scot, observ cat imi ia mai mult sa ma misc – cat de scurti sunt pasii mei”, spune el.

Exoscheletul nu este conceput pentru alt teren decat pavat, chiar si sol. Dar asta ar fi o imbunatatire majora pentru persoanele cu tulburari de mobilitate, spune Kazerooni. El prevede ca, in viitor, un exoschelet va permite unei persoane in mod normal limitate la un scaun cu rotile sa mearga pana la statia de autobuz si sa ia autobuzul la serviciu, iar cand va aflati la birou, mergeti la sala de conferinte, la racitorul de apa sau la baie. . Acestea sunt miscari simple, dar semnificative, care ar putea schimba calitatea vietii unei persoane.

O pereche de eLEGS, bazate pe tehnologie militara si concepute pentru a ajuta din nou paralizarea la mers (Berkeley Bionics / Barcroft Media / Getty Images)

„Nu stiu daca vom ajunge vreodata la punctul in care acest lucru inlocuieste scaunul cu rotile cuiva”, spune McKinley. „Dar poate ca acesta nu este obiectivul”. Scopul este de a oferi un alt instrument pentru a oferi cuiva independenta. Un scaun cu rotile, subliniaza el, este cu adevarat eficient. Insa inchiderea pe termen lung intr-un scaun cu rotile prezinta o serie de riscuri pentru sanatate, cum ar fi probleme cu spatele, ulcerele de presiune si starea generala de sanatate mai slaba. Un exoschelet nu ii va ajuta doar pe oameni sa ajunga la raftul de sus, ci si-ar putea imbunatati drastic sanatatea doar punandu-i pe picioare.

Intr-adevar, Daniel spune ca principala sa utilizare a exoscheletului ar fi pentru lucrari de reabilitare pentru a-si mentine forta si echilibrul. Este, de asemenea, ceva pe care il poate folosi pentru a-l ajuta sa faca comisioane atunci cand un scaun cu rotile este prea greoi sau carjele sunt prea lente.

„Unul dintre lucrurile care imi plac foarte mult la exoschelet este abordarea neinvaziva”, spune Daniel. Este un candidat pentru diverse interventii chirurgicale sau medicamente noi care il pot ajuta sa-si recapete o anumita mobilitate. Dar un exoschelet ii ofera asta cu un risc mai mic.

Interactiune lina

Pe langa aspectele practice ale deplasarii, exoscheletul face interactiunile umane mai personale. „Cand esti intr-un scaun cu rotile, esti intr-un balon”, spune Daniel. Deoarece oamenii se tem sa explodeze acea bula, sunt reticenti sa se apropie sau sa interactioneze asa cum ar face daca ati fi capabili.

O mare parte din viata este menita sa fie experimentata in picioare, spune el. „Aceasta face parte din apelul exoscheletelor – o revenire la o potrivire mai normala in cadrul societatii”. Pur si simplu sa te pui la nivelul ochilor poate schimba modul in care te vad oamenii. „Imbunatateste mai mult calitatea vietii prin comunicarea interpersonala”, explica el. Oamenii nu trebuie sa se aplece pentru a va da mana, de exemplu. „Daca te ridici si le dai mana, este un alt sens”, adauga el. „Se simte diferit”.

In timp ce il vad pe Daniel mergand cu exoscheletul, ceea ce ma frapeaza cel mai mult este ca nimic din toate acestea nu pare deloc remarcabil. Chiar daca simplitatea este prin design, dispozitivul inca pare aproape obisnuit – nu ceva dintr-un film science-fiction. Poate ca acesta este cel mai sigur semn ca atunci cand vine vorba de tehnologia exoscheletului, viitorul este acum. Suntem uimiti doar de tehnologia care pare revoltatoare, de dispozitivele care ne permit sa facem lucruri dincolo de visele noastre. Dar o masina motorizata care ajuta oamenii sa mearga? Sigur de ce nu?

Acest videoclip nu mai este disponibil

Urmariti-l pe Daniel mergand si jucand fotbal (Berkeley Robotics)

Si este posibil sa vedem exoscheletele mai devreme decat mai tarziu: Kazerooni imi spune ca noile exoschelete vor fi disponibile in doar un an. Probabil ca nu vor fi perfecti, dar tehnologia va continua sa se imbunatateasca. Procesul trebuie inca aprobat de Administratia SUA pentru Alimente si Medicamente, un obstacol non-banal daca este destinat utilizarii nesupravegheate in SUA. Indiferent daca companiile de asigurari vor ajuta sau nu la plata acestor masini este inca un obstacol in calea accesibilitatii. Dar asta nu este un factor de descurajare pentru Kazerooni. „Problemele sunt acolo pentru a fi rezolvate”, spune el. – Nu ar trebui sa ma sperii.

Normalitatea – si chiar nonsalanta – cu care Daniel imbratiseaza exoscheletul pot fi doar o parte a personalitatii sale. Chiar si cand se confrunta cu un eveniment brusc, care schimba viata, a luat lucrurile cu pasi mari, ca sa zic asa. In ziua in care a fost paralizat, a fost atat de calm incat asistenta medicala de urgenta care l-a intampinat nu si-a dat seama ca nu poate merge si l-a instruit sa urce pe buzunar.

„Jucati cartile pe care le-ati impartit”, spune Daniel. „Nu poti sa crezi prea mult pe cartile pe care nu le ai in mana”.

Cu toate acestea, el are cel putin un regret ca a fost invalid. Chiar inainte de a deveni paralizat, spune ca in cele din urma si-a dat seama cum sa traga in mod constant un baschet, permitandu-i sa ma bata intr-un joc din vara aceea. Nu mai joaca, dar nu a renuntat complet. La urma urmei, tehnologia exoscheletului se imbunatateste constant. „Cine stie”, spune el, „poate intr-o zi voi putea sa-l folosesc pentru a ma infunda”.

Daca doriti sa comentati acest articol sau orice altceva pe care l-ati vazut pe viitor, accesati pagina noastra Facebook sau Google+ sau trimiteti-ne un mesaj pe Twitter .