Nowinki techniczne
Egzoszkielet do marszu i biegu
Już od jakiegoś czasu osoby z poważnymi problemami zdrowotnymi, takimi jak uszkodzenia rdzenia kręgowego, mogą korzystać przy poruszaniu się z pomocy egzoszkieletów. Organizm człowieka jest jednak bardzo skomplikowaną maszyną. Ewolucja przystosowała nas do tego, abyśmy mogli płynnie przejść od marszu do biegu i odwrotnie. Żaden jednak z dotychczas stworzonych egzoszkieletów nie umożliwiał obu typów ruchu użytkownikowi. Teraz nastąpił przełom. W jednym z ostatnich numerów „Science” ukazała się publikacja naukowców z Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering oraz dwóch innych jednostek badawczych, w której zaprezentowano lekki egzoszkielet, wspomagający człowieka zarówno w trakcie marszu, jak i biegu. System jest sterowany elektroniką, której algorytm natychmiast wychwytuje zmianę marsz/bieg i dostosowuje ruch serwomechanizmów do nowej sytuacji. Badania wykazały zdecydowane zmniejszenie zużycia tlenu przez mięśnie, gdy człowiek porusza się przy użyciu tego egzoszkieletu. Naukowcy uważają, że takie urządzenia mogą być pomocne zarówno w przypadku rehabilitacji, jak też rekreacji.
Oko inspirowane owadami
U owadów w drodze ewolucji wykształciły się oczy złożone, zwane też mozaikowymi lub fasetkowymi. Mają one zupełnie inną budowę niż ludzki organ, ale sprawdzają się doskonale. Możemy się o tym przekonać, próbując choćby złapać muchę. Owad ten bez problemu dostrzeże ruch naszej ręki, a także oceni jej szybkość i odległość. Co ciekawe, tego typu oczy nie tworzą precyzyjnego obrazu obserwowanego obiektu, ale rejestrują raczej intensywność odbitego od niego światła. Ich budowa zainspirowała badaczy z uniwersytetu tiencińskiego (Chiny) do stworzenia sztucznego oka o niezwykłych możliwościach.
Precyzyjna technika wytaczania za pomocą diamentu posłużyła do uzyskania 169 fasetek na sztucznym oku. Każda z soczewek ma średnicę ok. 1 mm, a całe oko – 20 mm. Ponieważ detektory światła są płaskie, a soczewki wypukłe, naukowcy musieli połączyć te dwa elementy. Dokonano tego bardzo cienkimi światłowodami. Dzięki temu na detektor pada światło jednolite, niezależne od kąta ustawienia każdej fasetki. To jest część optyczna, reszta to elektronika, a przede wszystkim efektywny i bardzo szybki algorytm przetwarzający dane. Badacze wykazali, że system działa bardzo dobrze, chociaż oczywiście do sprawności oczu prawdziwego owada jeszcze daleko. Twórcy przewidują, że ich wynalazek może mieć zastosowanie przy konstrukcji lekkich robotów, ale także do badania tego, jak widzą owady.
Świat widziany oczami psa
Zapewne wielu właścicieli psów czy innych zwierząt domowych zastanawia się czasem nad tym, jak wygląda świat z ich perspektywy. Teraz każdy będzie mógł się o tym przekonać, ponieważ w ramach ciekawego start-upu powstaje kamera PetNow. Wyposażona w wi-fi pozwala na transmisję na żywo obrazu dokładnie tak, jak widzi go pies. Wystarczy więc być w zasięgu internetu, aby mieć na smartfonie albo komputerze obraz (w HD) na żywo. Dodatkowo system jest wyposażony w dwukierunkowy kanał audio, co pozwala na wygodną komunikację z pupilem. Jeśli ktoś ma niecałe 200 dol., może sobie zamówić kamerę PetNow – pierwsze dostawy przewidziano na listopad br.
Sensor dla osób z autyzmem
Część osób mających zaburzenia ze spektrum autyzmu miewa okresy tzw. zachowań trudnych, polegających m.in. na wybuchach agresji. Dla otoczenia takie epizody wydają się całkowicie nagłe, ale okazuje się, że można je przewidzieć. Zespół naukowców z Northeastern University w Vancouver w Kanadzie pod kierunkiem behawiorysty Matthew Goodwina opracował sensor dla autystyków, pozwalający z dużym prawdopodobieństwem określić moment wystąpienia agresywnego zachowania. Urządzenie monitoruje tętno, wydzielanie potu, temperaturę skóry oraz ruchy ramion. Naukowcy sprawdzali zachowanie 20 dzieci, które wcześniej wykazywały zachowania agresywne. Synchronizacja danych z detektorów z zegarem i obserwacją wybuchów złości pozwoliła na stworzenie algorytmu przewidującego takie zachowania z prawdopodobieństwem 84%. Obecnie dzięki grantowi z Departamentu Obrony Goodwin i jego zespół przeprowadzą testy z udziałem 240 dzieci.
Niezwykła fasada budynku
Naukowcy z Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ) opracowali bardzo ciekawy projekt elewacji, której zadaniem jest zarówno produkcja energii, jak i regulacja oświetlenia każdego pomieszczenia w budynku w zależności od indywidualnych preferencji. Zaprojektowany przez Szwajcarów system składa się z macierzy ruchomych paneli fotowoltaicznych zamontowanych na sieci lekkich stalowych lin. Każdy z paneli może poruszać się niezależnie zarówno w kierunku góra–dół, jak też lewo–prawo. Ich ruch wymusza pneumatyczny aktuator, którego część miękka jest podatna na ciśnienie, a twardy przegub w kształcie litery U pozwala na usztywnienie konstrukcji. Badania prototypów systemu wykazały, że ruchome panele mogą pozyskać o 50% więcej energii, niż gdyby były zamontowane w sposób statyczny. Co więcej, uczący się algorytm adaptacyjny, regulujący ich ruch, pozwala na dalsze oszczędności energii, zapewniając jednocześnie optymalny klimat w pomieszczeniach. Testy wykazały, że całość elewacji ma dodatni bilans energetyczny.
Urządzenie dla chorych na ALS
Stwardnienie zanikowe boczne (ALS) to nieuleczalna choroba prowadząca do powolnego niszczenia neuronów ruchowych. Jedną ze znanych osób chorych na ALS był fizyk Stephen Hawking. Pacjenci ci w większości przypadków mają poważny kłopot z kontrolowaniem mięśni szyi. Często nie są w stanie podnieść głowy albo też jest ona nienaturalnie skrzywiona. Problemowi temu postanowiła się przyjrzeć interdyscyplinarna grupa z amerykańskiego Columbia University. Zespół neurologów oraz inżynierów zaprojektował urządzenie składające się z obejmy na głowę oraz systemu czujników i aktuatorów, pozwalających na przywrócenie aktywnego ruchu głowy nawet w 70%, co może zdecydowanie poprawić jakość życia chorych. Naukowcy planują także wykorzystanie urządzenia do rehabilitacji osób, u których doszło do uszkodzenia odcinka szyjnego kręgosłupa.