Τα φτηνότερα προσθετικά χέρια παγκοσμίως (θα) είναι ελληνικά. Μια ομάδα νέων Ελλήνων ερευνητών, που ξεκίνησε από το ΕΜΠ, διαθέτει ελεύθερα τα σχέδια κατασκευής ενός καινοτόμου προσθετικού χεριού με τελικό κόστος 200 δολάρια (180 ευρώ), όταν το κόστος των εμπορικά διαθέσιμων προσθετικών χεριών ξεπερνά τα 20.000 ευρώ.
Αυτό είναι το φθηνότερο και ελαφρύτερο προσθετικό χέρι που έχει σχεδιαστεί ποτέ παγκοσμίως, όντας παράλληλα εξαιρετικά επιδέξιο (προβλέπονται 144 κινήσεις οι οποίες εκτελούνται με ένα 1 μόνο μοτέρ). Το design προσαρμόζεται στις διαστάσεις του χεριού του αναπήρου και το μόνο που έχει ο ενδιαφερόμενος να κάνει, είναι να το παραγγείλει δωρεάν μέσω της σχετικής φόρμας.
Η ομάδα
Η ομάδα OpenBionics δημιουργήθηκε στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, με επιβλέπων τον καθηγητή Κώστα Κυριακόπουλο. Πλέον η ομάδα είναι διαπανεπιστημιακή.
Ο Δρ. Μηνάς Λιαροκάπης, είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Grab Lab του Yale University, οΧριστόφορος Μαυρογιάννης είναι υποψήφιος Διδάκτορας στο Cornell University ενώ οι Αγησίλαος Ζησιμάτος και Γιώργος Κοντούδης είναι προπτυχιακοί φοιτητές του ΕΜΠ οι οποίοι ετοιμάζονται για διδακτορικές σπουδές σε πανεπιστήμια του εξωτερικού.
Τα δεδομένα για τα υπάρχοντα ρομποτικά ή προσθετικά χέρια:
- Η απόκτηση, η προσαρμογή του χεριού στις
ανάγκες του χρήστη καθώς και η συντήρηση και επιδιόρθωση των τμημάτων του, έχουν ένα σημαντικό κόστος. Το κόστος αυτό είναι απαγορευτικό για το 80% των αναπήρων.
- Τα ασφαλιστικά ταμεία αδυνατούν να καλύψουν την δαπάνη απόκτησης επιδέξιων προσθετικών συστημάτων. Αποτέλεσμα των παραπάνω, είναι το μεγαλύτερο ποσοστό αναπήρων, να μένει είτε χωρίς προηγμένα τεχνητά μέλη, είτε να χρησιμοποιεί απλούς γάντζους.
- Tο μεγαλύτερο ποσοστό (έως και 80%) όσων έχουν πρόσβαση σε προσθετικά χέρια δεν τα χρησιμοποιούν συχνά στην καθημερινότητά τους η σε απαιτητικές εργασίες, εξαιτίας του υψηλού κόστους και του φόβου ότι θα τους προκαλέσουν φθορές.
- Πρόσφατες έρευνες φανερώνουν ότι όταν οι ανάπηροι συμμετέχουν στην διαδικασία επιλογής ή και κατασκευής ενός προσθετικού συστήματος (π.χ., κατασκευή ενός προσθετικού χεριού), τότε η πιθανότητα να το χρησιμοποιήσουν εκτενώς στην καθημερινότητα τους αυξάνεται 8 φορές.
- Τα περισσότερα εμπορικά διαθέσιμα προσθετικά χέρια, παρέχονται σε περιορισμένο αριθμό μεγεθών.
Ποια είναι η λύση της OpenBionics;
Η ομάδα OpenBionics, σχεδίασε και διακινεί ελεύθερα ένα “ανοικτό” σχέδιο για την κατασκευή ανθρωπομορφικών, υπο-επενεργούμενων, καινοτόμων προσθετικών χεριών χαμηλού κόστους (< 200$ | < 180Euro) και βάρους (< 300 gr). Όλα τα απαραίτητα αρχεία (Solidworks files .sldasm, .sldprt and .dwg, .dxf, .stl), καθώς και οι απαραίτητοι οδηγοί για την κατασκευή των προτεινόμενων χεριών, παρέχονται ελεύθερα μέσω της ιστοσελίδας μας.
Ερωτήσεις στο Μηνά Λιαροκάπη:
Πώς προέκυψε η ιδέα για την κατασκευή προσθετικών χεριών;
Αφορμή ήταν η αγορά στα πλαίσια Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος ενός ρομποτικού χεριού αξίας 60.000 ευρώ (DLR/HIT II), το οποίο δεν μπορούσε πιάσει σταθερά, απλά καθημερινά αντικείμενα όπως ένα μπουκάλι νερό των 500ml. Τότε θέσαμε τις προδιαγραφές για το design μας. Στόχος μας θα είναι η κατασκευή φθηνών ρομποτικών συστημάτων τα οποία θα είναι εξίσου αποδοτικά με τα υψηλού κόστους βιομηχανικά ανάλογά τους.
Πώς μπορούμε να κατασκευάσουμε εξατομικευμένα προσθετικά χέρια;
Η χρήση παραμετρικών μοντέλων ανθρωπομετρικών μελετών στο σχέδιο μας, μας επιτρέπει να κατασκευάζουμε εξατομικευμένα προσθετικά χέρια. Οι μοναδικές παράμετροι που απαιτούνται από τον ενδιαφερόμενο, ώστε να υπολογίσουμε τα μήκη των φαλάγγων, τα μήκη των δακτύλων, το μήκος της παλάμης καθώς και τις θέσεις και τους προσανατολισμούς των βάσεων των δακτύλων, είναι το συνολικό μήκος του χεριού (από τον καρπό μέχρι την άκρη του μέσου δακτύλου) και το συνολικό του πλάτος (πλάτος της παλάμης). Για ένα ανάπηρο ο οποίος θέλει να παραγγείλει ένα δεξί προσθετικό χέρι, οι συγκεκριμένες παράμετροι μπορούν εύκολα να υπολογιστούν (μετρηθούν) από το αριστερό του χέρι (λόγω συμμετρίας), η σε περίπτωση απώλειας και του αριστερού χεριού να εξαχθούν παραμετρικά από το ύψος.
Τα προτεινόμενα χέρια μπορούν να κατασκευαστούν με απλά υλικά και τεχνικές ταχείας προτυποποίησης (3D printing) η άλλα εργαλεία κατεργασίας (κοπτικά εργαλεία, CNC, laser cutters κτλ.). Τα απαιτούμενα υλικά μπορούν να βρεθούν εύκολα σε πληθώρα καταστημάτων. Οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν το σύνδεσμο προκειμένου να παραγγείλουν ένα εξατομικευμένο προσθετικό χέρι (.CAD files).
Το προσθετικό χέρι της OpenBionics εκτελώντας διαφορετικές κινήσεις.
Τι έχει προβλεφθεί για το αισθητικό κομμάτι; Μπορεί το χέρι να μοιάζει «πραγματικό»;
Το προσθετικό χέρι μπορεί να καλυφθεί με γάντι / τεχνητό δέρμα. Τέτοια γάντια υπάρχουν στην αγορά, αλλά είναι ακριβά. Σε άρθρο μας του 2014 περιγράφουμε τον τρόπο κατασκευής φθηνού τεχνητού δέρματος. Σύντομα θα διαθέσουμε ακόμη πιο ανθρωπομορφικές εκδόσεις μέσω της ιστοσελίδας μας και θα παρέχουμε πληροφορίες / υποστήριξη και για το συγκεκριμένο θέμα.
Πόσο εύκολο είναι να φτιάξει κάποιος το προσθετικό του χέρι;
Όσο εύκολο είναι να φτιάξει κάποιος ένα παζλ. Για την συναρμολόγηση των επιμέρους τμημάτων απαιτούνται απλά υλικά και εργαλεία (π.χ., βελόνες, πετονιά, κοπίδι κτλ.). Τα σχέδια συνοδεύονται από αναλυτικές οδηγίες που διευκολύνουν σημαντικά τους ενδιαφερόμενους.
Αν κάποιος δεν έχει πρόσβαση σε 3D printer;
Για την κατασκευή των χεριών μας δεν απαιτείται 3D printer. To design είναι 2D οπότε απλά κοπτικά εργαλεία μπορούν να κάνουν την δουλειά. Αν κάποιος θέλει να επιτύχει καλύτερη ακρίβεια, μπορεί να απευθυνθεί σε μια από τις δεκάδες εταιρείες που έχουν είτε 3D printer είτε laser cutter ή και να επισκεφθεί το τοπικό hackerspace.
Σε οποιαδήποτε περίπτωση αν κάποιος αντιμετωπίζει πρόβλημα στην κατασκευή του χεριού, μπορεί να επικοινωνήσει μαζί μας και θα τον βοηθήσουμε να βρει λύση.
Γιατί διακινείτε ελεύθερα τα σχέδιά σας;
Είμαστε μια ανοιχτή “κοινότητα” δημιουργικών ανθρώπων και πιστεύουμε ότι η πρόοδος επέρχεται μόνο μέσα από τον ελεύθερο διαμοιρασμό γνώσης και τεχνογνωσίας. Για τις εταιρίες προσθετικών μελών το μήνυμα που στέλνει η κοινότητα ανοιχτού κώδικα και υλικού είναι σαφές, είτε θα προσαρμόσουν τις τιμές τους, είτε θα κλείσουν.
Δεν θέλετε να γίνετε πλούσιοι;
Δεν είναι προτεραιότητα μας. Οι περισσότεροι έχουμε επιλέξει ακαδημαϊκή καριέρα. Εγώ τρέχω ένα νέο ερευνητικό πρόγραμμα στο Yale υπό την καθοδήγηση του καθ. Aaron Dollar, ενώ ο Χριστόφορος έχει πλήρη υποτροφία για τις σπουδές του στο Cornell. Ο Άγης και ο Γιώργος δουλεύουν παράλληλα με τις σπουδές τους. Άρα δεν είμαστε βολεμένοι, απλά το μεράκι δεν αγοράζεται.
Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο και πιο συγκεκριμένα η ερευνητική ομάδα του καθ. Κώστα Κυριακόπουλου στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου, είναι μια θερμοκοιτίδα αριστείας. Σε αυτή την κατεύθυνση έχουν συνεισφέρει τα δεκάδες ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα τα οποία έχει φέρει στην χώρα.
Δεδομένου ότι την ερευνά σας την δημοσιεύετε σε επιστημονικά συνέδρια και περιοδικά, δεν μπορεί πλέον να γίνει προϊόν ή πατέντα;
Προϊόν μπορεί να γίνει. Και το προϊόν πιθανά να αφορά μια αγορά εκατομμυρίων ανθρώπων. Το ότι διανέμουμε ελεύθερα / δωρεάν τα σχέδια δεν σημαίνει ότι δεν μπορούμε να προσφέρουμε λοιπόν και ένα προϊόν. Μπορεί κάποιος να μην θέλει να μπει στην διαδικασία να κατασκευάσει μόνος του το προσθετικό του χέρι και να προτιμά να το παραγγείλει. Θα μπορούσαμε λοιπόν να προσφέρουμε ένα έτοιμο προϊόν στην ίδια χαμηλή τιμή.
Δεν είναι όμως μέσα στα άμεσα σχέδια μας, παρότι μας έχουν προσεγγίσει στο παρελθόν (διερευνητικά πάντα) επενδυτικοί όμιλοι. Δεν συμφωνούμε με τις πατέντες για πολλούς λόγους, αλλά ο κυριότερος είναι ότι επιβραδύνουν την πρόοδο. Φανταστείτε να είχαμε μια πατέντα για το διαφορικό μας και να ξεκινούσαμε ατελείωτες δικαστικές διαμάχες και διεκδικήσεις απέναντι σε όποια εταιρεία προσπαθούσε να το χρησιμοποιήσει. Πολύς χρόνος, πολύς κόπος και μόνο διακύβευμα το κέρδος.
Αν επιλέγαμε να πάμε για πατέντες, θα περνούσαμε τα υπόλοιπα δέκα χρόνια της ζωής μας στα δικαστήρια. Όπως και να κατέληγε αυτό, όλα αυτά τα χρόνια οι ανάπηροι θα έμεναν χωρίς χέρια.
Ποιο είναι το συγκριτικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας σας;
Δεν το λέω για να παινέψω την ομάδα μου, αλλά χωρίς το συγκεκριμένο διαφορικό δεν μπορεί κανένα χέρι στον κόσμο, να κάνει με ένα μόνο μοτέρ τις κινήσεις που κάνει το δικό μας. Αυτός ο μηχανισμός μας επιτρέπει να εκμηδενίσουμε το κόστος χωρίς να θυσιάζουμε την λειτουργικότητα του χεριού. Ο μηχανισμός αυτός έχει βασιστεί σε ένα πολύ γνωστό διαφορικό στο χώρο των μηχανολόγων μηχανικών, το whiffletree. Εμείς απλώς εισαγάγαμε στο συγκεκριμένο διαφορικό, ένα μηχανισμό επιλεκτικής εμπλοκής. Ο χρήστης έχει στην διάθεση του ειδικά κουμπιά στο πίσω μέρος του χεριού, που μπλοκάρουν την κίνηση των δακτύλων επιτρέποντας του να επιλέξει διαφορετικές κινήσεις. Το συγκεκριμένο διαφορικό μπορεί να επιτύχει 16 διαφορετικούς συνδυασμούς των δακτύλων οι οποίοι αν συνδυαστούν με τις 9 διαφορετικές θέσεις του αντίχειρα, μπορούν να παράγουν 144 διαφορετικές διαμορφώσεις, αρπαγές η χειρονομίες του χεριού, χρησιμοποιώντας ένα μόνο μοτέρ.
Ποιο είναι το επόμενο βήμα;
Να φτιάξουμε ακόμη καλύτερα χέρια και γιατί όχι κάποια στιγμή να επεκταθούμε και σε άλλα προσθετικά συστήματα. Οι περισσότερες εταιρείες προσθετικών μελών προσπαθούν να πείσουν τους ανάπηρους ότι θα ανακτήσουν την χαμένη τους επιδεξιότητα. Εμείς έχουμε σαν slogan το better than humans. Ο ανθρωπομορφισμός δεν εγγυάται πάντα την επιδεξιότητα.
Φέτος, θα συμμετάσχουμε και στο Hackaday 2015, ένα διεθνή διαγωνισμό για projects ανοιχτού κώδικα και υλικού. Ο Άγης ήταν και στην ελληνική ομάδα SatNogs (www.satnogs.org) που κέρδισε στο περσινό Hackaday 200.000$.
Video για το ρομποτικό χέρι:
Video παρουσίασης του προσθετικού χεριού:
http://oimaskespeftoun.blogspot.gr/2015/05/blog-post_77.html
