123
Главная » 2010 » Март » 26 » Взаимодействие человека и машины на биологическом уровне
00:26
Взаимодействие человека и машины на биологическом уровне


                 


Приветствую гостей и участников сайта !

После хорошо окончившихся соревнований, на которых мы заняли II место, захотелось сделать новый проект, под названием "Взаимодействие человека и машины на биологическом уровне". В этой теме будет рассказано и показано то, что человек может взаимодействовать с машиной, управляя ею с помощью биологических сигналов. Мы будем рассматривать некое устройство(схемы пока держатся в тайне, т.к. находятся в стадии разработки), которое будет снимать, усиливать, и передавать некий сигнал на исполнительное устройство...

И так начнем !


Краткое вступление...

Сегодня уже ни у кого нет сомнений в том, что жизнедеятельность человеческого организма тесно связана с электромагнитными процессами. Нервные клетки несут электрические заряды, по нервным волокнам непрерывно проходят электрические импульсы, то сильные, то слабые. Пример напряженной электромагнитной активности представляет собой работа мозга. В мозгу непрерывно совершаются электромагнитные процессы. Если на лоб и затылок наложить металлические пластины, соединенные через усилитель с регистрирующим прибором, то можно зафиксировать непрерывные электромагнитные колебания коры головного мозга. При этом их ритм, форма и интенсивность находятся в прямой зависимости от состояния человека.


Наше устройство состоит из двух модулей-считывающего(их может быть много) и исполнительного. Считывающий модуль нужен для того чтобы снимать с возникающих в мышцах человека биоток. Дальше он будет усилен специальным операционным усилителем и конвертирован в сигнал. Этот сигнал будит считывать уже исполнительный модуль. Он предназначен для управления агрегатом, к которому он собран. Управлять можно чем угодно ! От игрушечной машинки на радиоуправлении до компьютера. Но не будем забегать вперед и остановимся пока на земном. :)

Мы будем управлять механической рукой, а точнее кистью. 


Немного о прошлом...

Первая модель искусственной руки, управляемой биотоками, была создана в 1957 году. В последующие годы модель совершенствовалась. Участники проходившего в Москве 1-го Международного конгресса Федерации по автоматическому управлению стали очевидцами такой необычной картины. Пятнадцатилетний мальчик, лишившийся кисти руки, взял искусственной рукой кусок мела и написал на доске отчетливым почерком: «Привет участникам конгресса!» Кисть протеза, которой были выведены приветственные слова, казалась живой. Она сжималась и разжималась. Ее движениями управляли мышечные биотоки.

Искусственная рука дает возможность выполнять работу, которая под силу искусному мастеру. С ее помощью можно работать напильником и молотком, печатать на пишущей машинке, управлять мотоциклом и автомобилем. Ученые хотят, чтобы искусственная рука не только обрела большую силу и возможность воспроизводить движения пальцев, но и могла различать горячее и холодное, влажное и сухое, гладкое и шероховатое. В Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезо-строения изготовлен макет руки с чувствительными к давлению датчиками, укрепленными на кончиках пальцев. Советский инженер А. Шнейдер разработал еще более совершенный протез руки, который способен посылать нервной системе сигналы о силе сжатия пальцев.


Как будет работать рука...

Работа такой «руки» основана на биотоках организма, т. е. токах, вырабатываемых в нервных клетках. Когда человек двигает рукой или ногой, в его мышцах возникают биотоки. Но человек может по своему желанию вызвать появление биотоков в мышце и регулировать их силу, не производя никаких движений. Достаточно лишь сигнала, приказа мозга: «Пусть мышцы сократятся». И обязательно возникает биоток определенной мощности.

И это еще не предел совершенствованию...

Теперь давайте перейдем от теории к практике. Первое с чего начнем описание-это создание кисти, повторяющей примитивные движения настоящей. 


Инженеры-механики изучают руку - совершеннейший инструмент природы. Ведь рука может иметь более 5 тыс. миллиардов различных состояний движений! Да, мы не оговорились, именно 5 тыс. миллиардов. И пока ни один механизм в мире из созданных человеком не может соперничать с мудрой природой.


Да, мы не сможем собрать кисть, которая будет повторять хотя бы 100 таких движений. Это очень трудная штука, которую даже в специально оборудованной лаборатории так просто не собрать ! Идем дальше...

Из чего же можно собрать кисть, а в основном пальцы ? В голову приходили разные мысли: конструкторы, игрушки, палочки, трубки, трубы от отопления(пластмассовые)...гофрированные шланги. Сначала нужно определиться с функциями. Что делают пальцы ? Нет, ...ковыряться в носу это можно, но мы не об этом ). Правильно, -пальцы должны что-то держать. В общем шевелиться, менять свое положение в пространстве., сгибаться/разгибаться в разные стороны. Нам нужны будут только две стороны сгиба-вперед-назад. Можно сделать пальцы из каркаса, какого-нибудь конструктора... Не, сразу вам скажу, -конструкторы не моя стихия. Я люблю другие пути. Лучше не брать готовое, а сделать это самому. Почему спросите ? Я вам отвечу: это интересно, познавательно, а так же это развивает вашу серую жидкость "которая вырабатывает эл. заряды и магнитные волны". Видите, даже тут мы уже видим как взаимодействует человек и машина ). Трубки в голову пришли от отопления(такие пластмассовые белые)... Но они не сгибаются. Вот проблема-то какая... Идем дальше. Кажется мы упоминали об гофрированных шлангах ? Да, точно ! То что надо. Если вы не помните или не знаете что такое гофрированные шланги-это такие шланги с рифлеными стенками для того чтобы их можно было сгибать не боясь преломления. Пример: противогаз с отдельным фильтром, пылесос. Но есть так же проблема- он слишком гибкий. Не будем унывать из-за этого. Есть выход. Есть еще один, очень распрастранненый вид гофрированных трубок-изоляторов. В такие "изоляторы" пропускают пачки проводов, кторые находясь в трубке, не боятся влаги и т.п. Отлично, мы нашли то что нужно ! Идем дальше...

Мы определились из чего будят наши пальцы:


Тут тоже есть свои нюансы. Пластмасса-не резина. Нет, она конечно тоже может восстанавливать свою форму, но не так как резина. Если сильно сгибать пластмассу, то она может принять заданное ей положение, а это нам категорически не надо. Нам нужно чтобы пальцы сгибались и разгибались в стандартное положение(вертикальное). Но как ? Поставить пружинки...Нет, не вариант. Они могут тоже перетянуть в другую сторону. Этот вопрос мы пока оставим на время, и перейдем к механике сгибания пальцев

Как сделать чтоб наша трубка сгибалась, причем не гнулась дугой, а именно прямыми сегментами... Для этого мы вырежем небольшую часть и посмотрим что будет при сгибании, как поведет себя трубка. Будем считать что проверили. И как я говорил, она не до конца сама разгибается. Тогда было принято решение-обтянуть нашу гофрированную трубку резинной для лучшей гибкости:



Но не так все оказывается легко. Резиновая трубка то она резиновая, но не растягивается так легко как мы хотели. Даже с использованием масла, она не поддается полностью, часть мы можем надеть без ощутимых деформаций, дальше только хуже,-все мнется и гнется, что потом не востановить. Тогда будем надевать трубку частями, по три штуки. Ведь наш палец состоит из трех сегментов...Видите как все прекрасно складывается, не зря мы стараемся, еще один "+" к опыту ). Даже выходит какое-то подобие кожи. Резина позволяет нам сгибать палец и разгибаться самостоятельно без проблем.

   


Дальше идет описание сборки пальцев:







Делаем выводы, а точнее вот что у нас получается:



Идем дальше...


Автор: S-T-A-L-K-E-R                                                                                                                                                              (c)

Категория: Новости РОБОТОТЕХНИКИ | Просмотров: 1920 | Добавил: MSA-Beam-Robotics | Теги: биотоки, нейрон | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 4
avatar
1 MSA-Beam-Robotics • 20:41, 26.03.2010
Дальнейшее описание будет на форуме позднее smile
avatar
2 IPolkovnik • 01:30, 14.09.2010
S-T-A-L-K-E-R(А), мне хотелось почитать эту статью, но не стал это делать даже с моим 100%-ым зрением. "Светлый" текст на белом фоне это не есть хорошо.
А что делать тем, у кого малейшие проблемы со зрением? Думаю, примите это во внимание!
avatar
3 MSA-Beam-Robotics • 01:38, 14.09.2010
Конечно примем ! И были не в курсе что тут так текст написан. Исправим в ближайшее время...
avatar
4 MSA-Beam-Robotics • 01:42, 14.09.2010
Исправлено wink
avatar