ระบบหุ่นยนต์เพื่อการกายภาพบำบัด ตอนที่สอง

ระบบหุ่นยนต์เพื่อการกายภาพบำาบัด

ตอนที่สอง

หุ่นยนต์บำบัดผู้ป่วยเริ่มถูกสร้างขึ้นครั้งแรก ในช่วงต้นปี 1996 นักวิทยาศาสตร์ในขณะนั้นได้สร้างเครื่องช่วยฝึกเดินที่มีชื่อว่ำ WARD (Walking Assistant Rehabilitation Device) โดยใช้ระบบนิวเมติกส์

เพื่อช่วยรับน้ำหนักของผู้ป่วยและรักษาสมดุลย์ให้กับร่างกายในขณะเดินโดยเครื่องนี้ประกอบด้วยระบบสายพาน อุปกรณ์ในการช่วยรักษาสมดุลย์และช่วยรองรับน้ำหนัก และ คอมพิวเตอร์ประมวลผล ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ถึง 20 ได้มีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้ค้นคว้าและวิจัยเพื่อสร้างหุ่นยนต์ช่วยในการฝึกเดิน อาทิ เช่น LOPES (Lower Extremity Powered Exoskeletons), Gait Trainer(GT-1) The Lokomat and Haptic Walker โดยมีหลักการทำงานโดยสังเขปดังนี้LOPES (Lower Extremity Powered Exoskeleton) เป็นหุ่นยนต์ที่ออกแบบขึ้นเพื่อนำมาใช้ฝึกเดินบนสายพาน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้หุ่นยนต์ช่วยลดภาระในการรับน้ำหนักในขณะที่หัดเดินให้กับผู้ป่วยและนักกายภาพบำบัด นักกายภาพบำบัดจะทำหน้าที่เป็นผู้ป้อนข้อมูลและเลือกหัวข้อเรื่องที่จะหัดเดินจากหน้าจอคอมพิวเตอร์ คำสั่งที่ถูกสั่ง ออกมาจากคอมพิวเตอร์จะเข้าสู่ระบบประมวลผลและส่งคำสั่งไปให้ระบบควบคุมบนตัวหุ่นยนต์เพื่อกำหนดค่าแรงบิดที่ต้องการให้กับตัวกระตุ้นที่ถูกติดตั้งกับข้อต่อในส่วนต่างๆ

Gait Trainer (GT-1) เป็นหุ่นยนต์ช่วยฝึกเดินนี้ได้ถูกออกแบบให้ใช้การส่งกำลังโดยเฟืองแบบเพนนีทารี่ ใช้แนวคิดที่จะออกแบบให้อุปกรณ์รองรับฝ่าเท้าสามารถฝึกผู้ป่วยให้หัดเดินได้ในหลายๆสภาพ เช่น การเดินบนพื้นปกติ การเดินขึ้นบันได เป็นต้น ผู้ป่วยสามารถเรียนรู้ ซ้ำไปซ้ำมาโดยหุ่นยนต์ได้ถูกออกแบบการควบคุมให้เรียนรู้การเดินของผู้ป่วยและพัฒนาจังหวะการเดินให้ดีขึ้นเรื่อยๆ ช่วงก้าวที่ออกแบบความยาวของการก้าวประมาณ 34 – 48 ซม. โดยมีความเร็วในการเดินอยู่ที่ 0-2 กม./ ชม. Lokomat เป็นหุ่นยนต์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยในการฝึกเดิน โดยจะช่วยกำหนดจังหวะการเดินให้แก่ผู้ป่วยตามที่นักกายภาพบำบัดกำหนด ผู้ป่วยจะมีสายรัดที่ช่วยพยุงน้าหนักตัวของผู้ป่วยและหุ่นยนต์จะค่อยๆ เคลื่อนขาของผู้ป่วยตามจังหวะการเดินของคนปกติ หากผู้ป่วยสามารถพัฒนาการก้าวเดินได้ดีขึ้น หุ่นยนต์จะค่อยๆลดระดับของแรงบิดที่ข้อต่อเพื่อให้ผู้ป่วยได้พัฒนากล้ามเนื้อของขาและ สามารถเดินได้ดีขึ้นโดยลำดับ หุ่นยนต์ AutoAmbulator ได้ถูกออกแบบให้สามารถช่วยผู้ป่วยที่ไม่สามารถควบคุมระบบประสาทในการก้าวเดินได้ โดยมีสาเหต่มาจากโรคต่างๆ อาทิ โรคหลอดเลือดในสมอง การได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลัง ผู้ได้รับบาดเจ็บบริเวณสมอง รวมไปถึงโรคพาร์กิสัน เป็นต้น หลักการทำงานจะคล้ายๆกับ Lokomat

HapticWalker หุ่นยนต์ตัวนี้มีการควบคุมการเดินที่ฝ่าเท้าและข้อเท้าโดยมีทั้งสิ้น 3 ข้ออิสระ ในเท้า 1 ข้าง และสามารถพัฒนาออกมาได้ถึง 6 ข้ออิสระ หุ่นยนต์นี้ถูกติดตั้งโดยตรงกับมอเตอร์เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนข้อเท้าและฝ่าเท้า โดยเท้าแต่ละข้างจะมีเซนเซอร์วัดแรงติดอยู่ใต้แผ่นรองฝ่าเท้า หุ่นยนต์สามารถกำหนดจังหวะการเดินได้หลายรูปแบบ อาทิ การเดินบนพื้นราบ และ การเดินขึ้นบันไดเป็นต้น

ในปี 2009 บริษัท Argo Medical Technologies ประเทศอิสราเอล ได้มีการพัฒนา ReWalk ซึ่งเป็นกายอุปกรณ์เสริมสำหรับขา เพื่อใช้ในการช่วยเดินสำหรับผู้พิการซึ่งไม่สามารถใช้ขาเดินได้ตามปกติ ReWalk ประกอบด้วยขาหุ่นยนต์ซึ่งใช้มอเตอร์ในการขับเคลื่อน ร่วมกับเซนเซอร์วัดการเคลื่อนที่ของร่างกาย และมีชุดเป้สะพายหลังซึ่งประกอบด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับควบคุมการทำงานของระบบและแบตเตอรี่ ในอุปกรณ์ ReWalk นี้ ผู้ใช้ต้องอาศัยไม้เท้าช่วยในการรับน้ำหนัก และช่วยในการทรงตัวระหว่างการเดิน สำหรับในประเทศไทย สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย (AIT) ได้ริเริ่มพัฒนา ระบบ active exoskeleton สำหรับขาชื่อว่า ALEX-1 ซึ่งจะใช้ในการเพิ่มสามารถในการเดินให้กับผู้สวมใส่ เนื่องจากเป็นต้นแบบแรกๆที่ได้สร้างขึ้นจึงมีน้ำหนักมากถึง 117 kg และมี gait ท่าทางการเดินที่คล้ายกับหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ (เดินแบบสถิตศาสตร์) มากกว่ามนุษย์ เนื่องจากใช้วิธีการเปลี่ยนจุด Center of Mass เพื่อการรักษาการทรงตัว หากมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง น้ำหนักโดยรวมจะลดลงและมีความคล่องตัวขึ้นอย่างแน่นอนครับ