أجهزة الروبوتات المستخدمة في إعادة التأهيل المساعدة لأجهزة التقويم
بالنسبة لمرحلة إعادة التأهيل المزمنة والتي لا يُتوقع خلالها حدوث تعافي عصبي أو القليل منه، قد تعوض الأنظمة التقنية عن القيود الوظيفية الكبيرة وتساعد المرضى، كما تنطبق هذه الأنظمة على مرضى الشلل النصفي الكامل ذوي الحركة البيئية المحدودة. ومع ذلك، فإن هذه الأنظمة ذات أهمية قصوى لاستكمال مرضى الشلل الرباعي الذين تؤدي وظيفة اليد أو الذراع المفقودة إلى الاعتماد المستمر على مقدمي الرعاية، لقد بُذلت جهود ضخمة على مدار العشرين عامًا الماضية لبناء أنظمة روبوتية مساعدة تعتمد على أذرع المناور التي توفر المرونة والفائدة للطرف العلوي للإنسان للأشخاص الذين يعانون من وظيفة اليد المفقودة.
أجهزة روبوتات إعادة تأهيل الأطراف العلوية
يمكن تصنيف الروبوتات المساعدة في إعادة التأهيل إلى ثلاث فئات، حيث يتكون النظام القائم على محطة العمل من جهاز يتم إصلاحه في مكان واحد، كما تتكون محطة العمل من الروبوت وعادة ما تكون بيئة محددة مسبقًا. نظرًا لأن البيئة في محطة العمل منظمة، يمكن برمجة الروبوت لأداء مهام الحركة الكاملة بأمر مستخدم واحد.
البديل الرئيسي للإنسان الآلي ذو الموقع الثابت هو جهاز المناور المثبت على كرسي متحرك والذي يتم تثبيته عادةً على جانب كرسي متحرك يعمل بالطاقة، كما تتمتع الذراع المثبتة على كرسي متحرك بدرجة أكبر من المرونة حيث يمكن تحريكها بسهولة من مكان إلى آخر. النوع الثالث من روبوت إعادة التأهيل المساعد هو الروبوت المتحرك، والذي يتكون من منصة متحركة يتم التحكم فيها عن بعد والتي قد يكون لها ذراع مناور آلي مثبت عليها وهذا النوع من النظام في مرحلة البحث والتطوير ومع ذلك، فإن لديه أكبر احتمال للتأثير عليه، الحياة اليومية لكبار السن والأشخاص ذوي الإعاقة وغير المعاقين الذين يمكنهم استخدامها كسرقة خدمة.
المعالجات القائمة على محطات العمل
بدأ العمل في مجال إعادة تأهيل الروبوتات باستخدام المتلاعبين في منتصف السبعينيات، تم وضع مناور مصمم خصيصًا وخمس درجات من الحرية في بيئة سطح مكتب مكيفة خصيصًا، كان ذراع هذا النظام قائمًا حول ذراع اصطناعي يعمل بالكهرباء مثبتًا على مسار أفقي، تم وضع قطع مختلفة من المعدات (على سبيل المثال، الهاتف، مسند الكتب، الأقراص) على طاولة محطة عمل بسيطة ولكنها مصممة بذكاء ويمكن التلاعب بها بواسطة الأوامر المبرمجة مسبقًا باستخدام الذراع.
مع مثل هذا الجهاز القوي، كانت السلامة في الاعتبار وتم إجراء التدريب المبكر للمستخدمين باستخدام الساعد خلف شاشة واضحة، كان هذا المشروع نقطة انطلاق للعديد من المشاريع الدولية والوطنية، حيث تم تطوير عدة أجيال من محطة عمل الروبوتات المساعدة لسطح المكتب باستخدام روبوت صناعي.
تم تطوير روبوت محطة العمل (Regenesis) في مؤسسة نيل سكوير وهو يتألف من مناور بست درجات من الحرية مركب على شريط أفقي والذي يسمح بالحركة الجانبية على السرير أو يمكن حمله. النظام متوفر تجاريًا، كما يمكن برمجة جميع أنظمة الروبوت القائمة على محطات العمل التي تمت مناقشتها لإجراء عدد من التلاعبات في بيئة منظمة، إنها توفر سهولة التحكم لأنه يمكن تخزين الحركات المعقدة في الكمبيوتر واستدعاءها بشكل متكرر بأوامر مستخدم واحد. ومع ذلك، يتم الحصول على سيطرة فائقة على حساب المرونة، نظرًا لأن المستخدم قد لا يكون لديه سيطرة مباشرة على حركات الروبوت، يجب تعليم أي تغيير في البيئة للروبوت.
تقدم بعض الأنظمة القائمة على محطات العمل مجموعة من أوضاع التحكم المبرمجة والتفاعلية، مع مستويات مختلفة من الاستقلالية. ومع ذلك، فإن هذه الميزة مصحوبة بزيادة التعقيد في التحكم في الروبوت بسبب الطبيعة المتغيرة للبيئة. على الرغم من أن التعقيد الفني للمكونات الطرفية حول المناور يختلف بين الأنظمة، إلا أن مرونة روبوتات إعادة التأهيل القائمة على محطات العمل لا تزال محدودة والتي بدورها تقيد استقلالية المستخدم.
المتلاعبين على كرسي متحرك
على الرغم من أن استخدام الروبوتات يهدف إلى زيادة المرونة، إلا أن نهج محطة العمل نفسه محدود، يمكن للذراع الروبوتية الثابتة أن تتفاعل فقط مع الأشياء المرتبة حولها (أي من قبل شخص قادر جسديًا) وهو موقف لا يمثل ظروف الحياة الواقعية التي نواجهها في الحياة اليومية. لذلك، فإن فكرة الروبوت المتنقل جذابة.
من بين المتلاعبين المثبتين على الكراسي المتحركة، اعتمد المعالج على مشغل هوائي جديد، يُعرف باسم عضلات الهواء، كانت البساطة (مع الآثار المترتبة على انخفاض التكلفة والموثوقية وسهولة الصيانة) أحد أهداف المشروع والنظام الأساسي لا يتضمن دوائر رقمية أو معالجات دقيقة. الروبوت الآخر المثبت على كرسي متحرك والمتاح الآن تجارياً هو ذراع رابتور يحتوي على أربعة درجات من الحرية وجهاز إمساك ونظام واجهة مستخدم أقل تعقيدًا.
يمثل هذا الجهاز الحالة الحالية لما هو ممكن تقنيًا في مجال الروبوتات المساعدة لإعادة التأهيل. من أجل الاستفادة من المرونة المكانية للأنظمة المثبتة على عجلات، يتم التحكم في الأنظمة الروبوتية في الغالب، يتم تزويد المستخدم بخيار إرسال أوامر الحركة الأولية إلى ذراع الروبوت، كما يوفر هذا الخيار قدرًا أكبر من المرونة ولكنه يتطلب مهارة معينة مع الجهاز ولديه طلب أكبر على الدعم، كما تتطلب الحركات الفردية، التي يتم التحكم فيها بواسطة لوحة مفاتيح عددًا كبيرًا من الوظائف المحفوظة من يدي وأصابع المستخدم، مما يحد من استخدام هذا النظام.
بالإضافة إلى ذلك، فإن التحكم في الكلام من خلال الأوامر الأولية صعب وشاق بسبب درجة التركيز العالية المطلوبة على مدى فترة زمنية طويلة وهذا ينطبق بشكل خاص على الأنشطة المعقدة للحياة اليومية (على سبيل المثال، صب السائل في كوب)، سيكون التنفيذ التلقائي لمثل هذه المهام أمرًا مرغوبًا فيه للغاية، سيكون تحقيق هذا الأداء شرطًا أساسيًا أساسيًا للقبول العام لهذه الأنظمة من قبل الأشخاص ذوي الإعاقة الشديدة ويمثل تحديًا كبيرًا للبحث في المستقبل.
الهياكل الخارجية الروبوتية للأطراف السفلية
في حين أن أنظمة التلاعب لمرضى الشلل الرباعي ليست ثابتة بالنسبة للمرضى، فإن الأنظمة الروبوتية المساعدة تتفاعل بشكل مباشر مع الأطراف السفلية للمرضى، عملت عدة مجموعات على تطوير مقوام مشي مدفوع يستعيد المشي المستقل لمرضى اصابات النخاع الشوكي. في عام 1972، طور مفهومًا لهيكل خارجي مدفوع بالهواء المضغوط، كما تم تطوير أنظمة مدفوعة هيدروليكيًا لاحقًا، تم إنشاء أجهزة التقويم الأولى باستخدام محركات التيار المباشر.
الأجهزة قيد التطوير حاليًا هي الهيكل الخارجي للطرف السفلي، على الرغم من أن جميع أجهزة التقويم التي تعمل بالطاقة مصممة لتوسيع نطاق تنقل المرضى في بيئتهم الطبيعية، إلا أن مشكلة مصدر الطاقة لا تزال دون حل وتثير التساؤل حول الفائدة الإجمالية لهذه الأجهزة. علاوة على ذلك، نظرًا لأن هذه الأجهزة لا يمكنها التحكم في التوازن المستقيم للجسم هناك حاجة إلى دعم إضافي بواسطة العكازات أو القضبان المتوازية، مما يقيد بشكل أكبر استخدامها المفيد. لذلك، من وجهة النظر السريرية، لا يبدو أن هذه الأجهزة تقدم ميزة على الكراسي المتحركة.
