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

  12:00aktualizováno  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:

50. výročí přistání na Měsící

Americký kosmický let Apollo 11 splnil svoji misi 20. července 1969. Na povrch Měsíce jako první člověk vstoupil velitel posádky Neil Armstrong. Doprovázel jej Edwin "Buzz" Aldrin, zatímco Michael Collins zůstal na palubě vesmírné lodi.

Téma Apollo 11 v článcích Technet.cz:
O čem si povídali kosmonauti Apolla 11. Poslechněte si tisíce hodin „ticha“
Co kdyby Apollo 11 zůstalo na Měsíci? Pohřbili by je přes rádio zaživa
Vlajky na Měsíci stále stojí. Podívejte se na důkaz ze sondy LRO

Nejčtenější

Chyběl necelý metr. Parašutisté nekopali v kryptě obležené nacisty marně

Radarový průzkum krypty v únoru 2019

Po 77 letech od atentátu na Heydricha se podařilo prokázat existenci průchozí stoky před kostelem sv. Cyrila a Metoděje...

Nečekaný objev. Našli jsme stopy po posledním boji parašutistů

Stopy po výbuchu granátu, který podle dostupných indícií smrtelně zranil Jana...

Osmnáctého června 1942, ve čtyři hodiny deset minut ráno, začal v Resslově ulici v Praze nerovný boj. Stovky esesmanů...

Zelené peklo Normandie. Problém odhalených spodků vyřešil seržant Culin

Digitálně kolorovaná dobová fotografie lehkého tanku M5 Stuart s improvizovanou...

Během detailního plánovaní vylodění v Normandii a prvních fází následného postupu do nitra Francie se zapomnělo na...

Některé nejlevnější notebooky nedoporučí ani výrobce. Vyzkoušeli jsme je

Test nejlevnějších notebooků

Na rčení „nejsem tak bohatý, abych kupoval levné věci“ zákazníci často zapomínají. Otestovali jsme proto šest levných...

USA zesilují kyberútoky na Rusko. Je zrada to psát, říká překvapivě Trump

Amerika zvyšuje intenzitu kyberoperací vůči Rusku, chce tak údajně Rusko...

Spojené státy zvýšily intenzitu přípravy kyberútoku na sítě ruských elektráren. Reagují tak údajně na pokusy Ruska...

Další z rubriky

Proč havarovaly Boeingy 737 Max? Firma spěchala a porušila vlastní zásady

Jak vznikly problémy, které vedly k havárii nejnovějších letadel Boeing 737 MAX

Nejnovější letadla Boeing 737 MAX 8 už tři měsíce nelétají. Při dvou jejich nehodách totiž zemřelo 346 lidí. Stopy...

Elektrické letadlo poprvé vypadá prakticky. Izraelci ukázali Alici naživo

Elektrické letadlo Eviation Alice

Dopravní letoun na elektrický pohon, to znělo vždycky jako naprostý protimluv. Izraelská firma Eviation ale v Paříži...

USA zesilují kyberútoky na Rusko. Je zrada to psát, říká překvapivě Trump

Amerika zvyšuje intenzitu kyberoperací vůči Rusku, chce tak údajně Rusko...

Spojené státy zvýšily intenzitu přípravy kyberútoku na sítě ruských elektráren. Reagují tak údajně na pokusy Ruska...

Najdete na iDNES.cz