Pondělí 26. října 2020, svátek má Erik
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 26. října 2020 Erik

Uřízli mu obě nohy, tak si vyrobil nové. Pohodlné a výkonnější

  12:00
San Diego (Od zpravodaje Technet.cz) - Když projde kolem vás v absolutním tichu, možná od jeho nohou uslyšíte jemný šum. Hugh Herr, horolezec, profesor na MIT a vynálezce, má totiž místo nohou roboty. Sám si je sestrojil.

Vlevo bionické nohy Hugh Herra, vpravo "obyčejné" nohy zaměstnance SolidWorksu | foto: Jan Kužník, Technet.cz

Když si Hugh Herr v půlce své prezentace ohrnul kalhoty, byl to pro část obecenstva docela šok. Ačkoliv to na jeho chůzi vůbec nebylo znát, má obě nohy umělé. Respektive má je umělé od kolen dolů. Zcela normální chůzi, běh i například tanec mu umožňuje speciální bionický kotník, který sám navrhl.

Profesor Herr vystoupil v rámci konference SolidWorks World 2014, kterou pořádá výrobce strojírenských 3D CAD softwarů společnost Dassault Systèmes. Na této akci se každý rok prezentují nejen novinky ve strojírenském 3D CAD softwaru SolidWorks, ale vystupují zde i uživatelé tohoto programu. Po celém světě jich je více než 2,3 milionu. V SolidWorks byl možná navržen i váš nábytek, kávovar nebo třeba motorová pila (viz boxík). Vznikly v něm i bionické protézy Hugha Herra.

Fotogalerie

Herrova firma BiOM, založená v roce 2006, se zabývá vývojem a výrobou bionických protéz, ale i exoskeletonů pro zvýšení lidské výkonnosti. Herr je mimo jiné profesorem na slavném MIT a vede zde skupinu pro biomechatroniku.

Vše, co v BiOMu dělají, se točí kolem bioniky a zejména biomechatroniky. Co tento termín znamená? Zjednodušeně řečeno, Herr a jeho lidé vyvíjí elektromechanické systémy, které se připojují k lidskému tělu nebo přímo do těla implantují tak, aby buď nahradily určitou chybějící funkčnost, nebo ji zdokonalily. Klasickým příkladem budiž bionické paže na jedné straně a pro armádu vyvíjené exoskeletony na straně druhé.

SolidWorks

Program, ve kterém se narodil chytrý termostat i vrtací souprava na záchranu chilských horníků

SolidWorks je strojírenský 3D CAD software pro platformu Microsoft Windows. Slouží pro navrhování a vizualizaci výrobků. Umožňuje vytváření jednoduchých náčrtků, které lze v průběhu vývoje jednoduše a rychle zpřesňovat až do podoby výrobního výkresu. Ten je možné vytvořit takřka automaticky z hotového 3D modelu potaženého odpovídající texturou. SolidWorks nabízí bohatou knihovnu povrchů, které nejenže vypadají jako ve skutečnosti, ale také se tak chovají.

Mezi zásadní funkce programu totiž patří možnost virtuálního testování pevnosti a ohebnosti nakreslených součástí. Stačí vybrat způsob používání a software v simulaci zobrazí místa, kde by při skutečném použití došlo k poruše (lomu atd.). Chybu je možné ihned jednoduše napravit například přidáním materiálu a znovu vše vyzkoušet.

SolidWorks umí vytvořit i ilustrovaný manuál, kde je celý výrobek vidět rozložený ve 3D nákresu a se šipkami naznačujícími například směr vložení akumulátoru atd.

V SolidWorksu byla mimo jiné navržena i vrtací souprava, kterou se záchranáři provrtávali k zavaleným chilským horníkům (více zde), špionážní mechanický kolibřík určený pro americkou armádu (více zde), vodní skútr pro potápěče, ale i předměty denní potřeby jako lahev na pití s chlazením a filtrací vody nebo "termoešus" na polévku do mikrovlnky.

I dnes slavný termostat Nest, který koupila firma Google, byl navržen v SolidWorks. Stejně tak čtyřbob nazvaný Night Train, s nímž Američané vyhráli olympijské hry ve Vancouveru a s novou verzí Night Train 2 se chystají vyhrát v Soči.

Simulace namáhání držáku záchranářského nářadí. Po zadání směru síly se na

Simulace namáhání držáku záchranářského nářadí. Po zadání směru síly se na pohyblivém modelu zobrazí místa, která by se namáháním poškodila (zvýrazněno zelenou barvou).

Prostředí programu SolidWorks. Finální 3D návrh výrobku a v popředí skutečný

Prostředí programu SolidWorks. Finální 3D návrh výrobku a v popředí skutečný výrobek (nářadí pro záchranáře)

SolidWorks každoročně pořádá odbornou konferenci SolidWorks World, kde představuje novinky v aktuální verzi programu i zajímavé klienty společnosti. V minulosti tam vystoupil například James Cameron.

Letos se konference zúčastnilo přes 5 600 odborníků z celého světa. SolidWorks používá přes 2,3 milionu zákazníků.

Zpátky k Herrovým zbrusu novým nohám. Zařízení ovládané počítačem v ceně přibližně 1,5 milionu korun je vybaveno třemi mikroprocesory a dvanácti senzory. Ty měří a vyhodnocují síly, které na ně působí, tlak, polohu a pohyb. Motor napájený 25V baterií stlačuje a opět povoluje sadu pružin, které nahrazují práci lýtkových svalů a achilovky.

Díky senzorům se chodidlo vždy nastaví tak, aby k chůzi bylo potřeba co nejmenší množství energie a aby vše i na pohled vypadalo přirozeně. Systém se dokáže přizpůsobit jak rychlosti chůze, tak třeba i sklonu podložky. Systém také zásadním způsobem pomáhá udržovat stabilitu. Je prvním na světě, který nevyužívá pouze energii člověka, ale samostatný zdroj. Tím pochopitelně zvyšuje komfort uživatele.

Kotník od BiOMu nosí po celém světě přes 800 lidí. Většinou jsou to vojáci, kteří o končetiny přišli v Iráku nebo v Afghánistánu. Ve chvíli, kdy Herr pronáší tuto stručnou statistiku, objevuje se na plátně muž, který běží korytem vyschlého potoka do prudkého kopce. Obě nohy má přitom umělé. Kdyby měl dlouhé kalhoty, nepoznáte to. Sálem se rozléhá bouřlivý potlesk.

Herr podle svých slov udělá denně nejméně 10 tisíc kroků (cca 7 km). Baterie přitom vydrží přibližně na tři tisíce kroků. Herrovy kotníky zatím umějí reagovat pouze na vnější podněty (pohyb, náklon, tlak, atd.). V budoucnu by však měly být podobné protézy připojeny na nervová zakončení a chovat se velmi podobně, jako například skutečné nohy.

V BiOMu kromě protéz vyvíjejí i exoskeletony, které fungují tak, jako by člověk měl na nohou trampolíny. Systémy se navíc dokážou i částečně dobíjet, podobně jako automobily s hybridním pohonem. I lidské tělo totiž při určitých pohybech vydává energii, které je jinak "k nepotřebě".

Přišel o nohy a stal se ještě lepším horolezcem

Když bylo Herrovi 17 let, ztratil se s kolegou při zdolávání ledové stěny na Mt. Washington. Zachráněni byli oba doslova na pokraji smrti po třech dnech. Herrovi omrzly obě nohy tak, že mu je lékaři museli amputovat několik centimetrů pod kolenem. Už nikdy se neměl do skal vypravit. Jenže to, co by jiné možná zdrtilo, Herra naopak nakoplo.

Biomechatronika

Tato věda se zaměřuje na integraci elektromechanických součástek do lidského těla jak pro terapeutické účely (např. umělé srdce), tak kvůli vylepšení stávajících schopností. Primární aplikace zahrnují technologie vyvinuté pro armádu.

Když dostal svoje první protézy, zjistil, že jejich nošení je nejen nepohodlné, ale dokonce i bolestivé. Vrhl se na výrobu vlastních protéz a zejména té části, která se nasazuje na pahýl nohy. Ta obecně trápí lidi s tímto postižením nejvíce.

Vyvinul si taková chodidla, která mu umožňovala stát na skalní římse o šířce desetníku a vsunout je do puklin, kam se normální lidská noha nedostane. Výsledkem jeho snažení bylo, že s amputovanýma nohama lezl na ještě vyšší úrovni než před úrazem.

Takto vypadá budoucnost. Protézy napojené na nervová zakončení dokážou

Takto vypadá budoucnost. Protézy napojené na nervová zakončení dokáží "myslet", stejně jako skutečné končetiny.

Jeho tým Biomechatronics Group v rámci MIT pracuje mimo jiné na technologii, kterou nazývá bio-hybrid. Díky chirurgickým implantátům by pacienti mohli protézy ovládat jako skutečné končetiny. Nervy by procházely miniaturními tunely, které by podněty snímaly, násobily i iniciovaly. Myšlenkou a pohybem svalů by tak uživatel protézy dosáhl stejného výsledku, jako zdravý člověk.

Z dílny Hugha Herra pochází i exoskeleton (a není jediný), který přenáší většinu hmotnosti z lidských nohou a na připojené umělé. Člověk tak unese mnohem více nákladu. Herr pracuje i na robotovi, který člověka doslova nosil.

Hugh je na své neobvyklé tělo hrdý. Jeho snem je, že každý si bude moci dovolit alespoň tak dobré protézy, jako má on. Pracuje na tom.

"Mám štěstí, protože mi amputovali obě nohy, takže když jdu na rande, mohu se vytáhnout, nebo naopak snížit podle toho, jak vysoká je partnerka," vtipkoval Herr, když vysvětloval vlastnosti svých umělých nohou. Realita však bude o něco tvrdší a jen díky lidem jako je Herr si mohou alespoň někteří pacienti užívat relativního pohodlí jako "zdraví lidé".

Autor:
  • Nejčtenější

Česko dál padá do covidové propasti. Má nejvíce případů i úmrtí na světě

Česko se pevně usadilo na špičce světových koronavirových statistik. Již delší dobu jsme mezi zeměmi, které mají...

Nenaplněný příběh nejrychlejší stíhačky světa YF-12A ze Skunčích dílen

Špionážní letoun Lockheed A-12 pro CIA posloužil jako platforma pro připravovanou záchytnou stíhačku létající...

Dvořáček: Rusko a Čína už proti covidu očkují, v ČR bude vakcína v lednu

Vakcíny renomovaných západních firem proti covidu-19 budou bezpečné. V Rozstřelu po Skypu to řekl ředitel Asociace...

Stačí jen pár lidí a riziko nákazy vyletí. Matematika pandemie je zrádná

Čím víc lidí pohromadě, tím větší riziko nákazy. Tomu zřejmě už rozumí každý. Jak rychle ale roste riziko nákazy s...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Popularizátora LSD Learyho se bál i Nixon, nechal si natočit své umírání

Kontroverzní americký psycholog Timothy Leary, který se narodil 22. října 1920, proslul zejména jako popularizátor...

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Jak vyležet ‚lehký covid‘. Praktičtí lékaři radí, jak na samoléčbu

Premium Tak jako jiné virózy i obávaný covid-19, pokud zaútočí jen v mírné či střední síle, se musí doma prostě a jednoduše...

Shromáždění vlastníků jsou kvůli pandemii v ohrožení. Právník radí, co dělat

Premium Vyhlášení nouzového stavu komplikuje situaci společenstvím vlastníků bytových jednotek. Do konce roku musí totiž výbory...

  • Další z rubriky

Nejste připraveni na práci z domova? S našimi radami to zvládnete

Pro někoho pár týdnů, pro jiné měsíce, pro další již navždy. Fenomén práce z domova nebo odkudkoli, který v uplynulých...

Airbus vidí budoucnost letectví ve vodíku, Boeing s ním naopak nepočítá

Premium Stejně jako na silnice zamířila vozidla s alternativními pohony, i letecký průmysl musí na potřebu snižování emisí...

Tři ohořelé kostry v poušti. Jak skončil největší letecký únos

Po rekordním leteckém únosu, který provedly palestinské organizace v září 1970, zůstaly v jordánské poušti tři zničené...

ČSD nasadily první patrové vlaky počátkem 60. let díky soudruhům z NDR

Charakteristické čtyřvozové patrové jednotky tmavě zelené barvy si pořídily Československé státní dráhy především pro...

Cukrářka Iveta Fabešová se rozvádí. Přišla o své provozovny

Cukrářka Iveta Fabešová (36) se na sociálních sítích svým fanouškům svěřila, že se s manželem rozvádějí. Kvůli tomu...

Česko dál padá do covidové propasti. Má nejvíce případů i úmrtí na světě

Česko se pevně usadilo na špičce světových koronavirových statistik. Již delší dobu jsme mezi zeměmi, které mají...

V 47 letech zemřela herečka Daniela Krhutová, pohádková Marie Růžička

Po dlouhé nemoci zemřela herečka a zpěvačka Daniela Krhutová, bylo jí 47 let. Její nejznámější rolí byla Marie Růžička...

N-word jsem měla vypustit, omluvila se z rasismu nařčená Čvančarová

Jitka Čvančarová (42) se ocitla pod palbou kritiky mnoha uživatelů sociálních sítí. Při imitování raperky Cardi B v...

Na porod jsem se těšila, ale všechno bylo jinak, říká Míša z Malých lásek

Za jedenáct let pomohla porodní asistentka Michaela Malotinová na svět asi sedmi tisícům dětí. První minuty života...