Biomecatrónica Es una ciencia aplicada interdisciplinaria que tiene por objeto integrar elementos mecánicos, electrónicos y partes de los organismos biológicos. La Biomecatrónica incluye los aspectos de la biología , la mecánica y la electrónica . También abarca los campos de la robótica y neurociencia . Un ejemplo de biomecatrónica es un estudio realizado por Hugh Herr , profesor en el MIT . Herr extirpo los músculos de las ancas de rana, para luego insertarlos a un pez mecánico y mediante un pulso de corriente eléctrica a través de las fibras musculares, hizo que el pez nadara. El objetivo de estos experimentos es ver como los dispositivos que interactúan con musculo , esqueleto , y sistemas nerviosos humano. El resultado final es que los dispositivos ayudará con el control motor humano que se ha perdido o alterado por un traumatismo , enfermedad o defectos de nacimiento .
¿Como funciona?
Biomecatrónica es cómo funciona el cuerpo humano. Por ejemplo, cuatro pasos diferentes deben ocurrir para poder levantar el pie al caminar. En primer lugar, los impulsos desde el centro motor del cerebro se envían a los pies y músculos de las piernas . A continuación, las células nerviosas en los pies envían información al cerebro diciéndole que ajustar los músculos grupos o cantidad de fuerza necesaria para caminar por el suelo. Diferentes cantidades de fuerza se aplican en función del tipo de superficie que se cruzó. De la pata del huso muscular células nerviosas entonces sienten y enviar la posición de la planta de nuevo hasta el cerebro . Por último, cuando el pie se levanta al paso, se envían señales a los músculos de la pierna y el pie para ajustar hacia abajo.
Los biosensores
Los biosensores se utilizan para detectar lo que el usuario quiere hacer o de sus intenciones y movimientos. En algunos dispositivos de la información puede ser transmitida por el usuario del sistema nervioso o del sistema muscular . Esta información está relacionada por el biosensor a un controlador que puede estar situado dentro o fuera del dispositivo de biomechatronic. Además biosensores reciben información sobre la extremidad posición y la fuerza de la extremidad y el actuador . Los biosensores vienen en una variedad de formas. Pueden ser cables que detectan la actividad eléctrica , electrodos de aguja implantados en los músculos , y matrices de electrodos con nervios cada vez mayor a través de ellos.
Sensores mecánicos
El propósito de los sensores mecánicos es para medir la información sobre el dispositivo biomecatronico y relacionar esa información para el biosensor o controlador.Controlador
El controlador de un dispositivo biomecatronico que transmite las intenciones del usuario a los actuadores. También interpreta la información de retroalimentación al usuario que proviene de los biosensores y sensores mecánicos. La otra función del controlador es para controlar los movimientos del dispositivo biomecatronico.Actuador
El actuador es un músculo artificial. Su función es producir la fuerza y el movimiento. Dependiendo de si el dispositivo es ortesis o prótesis el actuador puede ser un motor que ayuda o sustituye muscular original del usuario.Investigación
Biomecatrónica es un campo de rápido crecimiento, pero a partir de ahora hay muy pocos laboratorios que realizan investigación. El Instituto de Rehabilitación de Chicago , la Universidad de California en Berkeley , MIT y la Universidad de Twente, en los Países Bajos son los líderes investigando en biomecatrónica. Tres áreas principales se destacan en la investigación actual.- El análisis de los movimientos humanos, que son complejos, para ayudar en el diseño de dispositivos biomecatronicos
- El estudio de cómo los dispositivos electrónicos pueden ser interconectados con el sistema nervioso.
- Prueba de las formas de utilizar el tejido muscular vida como actuadores para dispositivos electrónicos
Analizando los movimientos
Se necesita una gran cantidad de análisis sobre el movimiento humano, porque el movimiento humano es muy complejo. MIT y la Universidad de Twente están trabajando para analizar estos movimientos. Ellos están haciendo esto a través de una combinación de los modelos de computadora , cámara sistemas y electromiograma .
Interfaz
Permite que los dispositivos biomecatronicos de conectarse con
los sistemas musculares y los nervios del usuario para enviar y recibir
información desde el dispositivo. Esta es una tecnología que no está disponible en ordinarias ortesis y prótesis dispositivos. Los grupos en la Universidad de Twente están haciendo medidas drásticas en este departamento. Los científicos allí han desarrollado un dispositivo que le ayuda a tratar la parálisis y el accidente cerebrovascular víctimas que son incapaces de controlar su pie al caminar. Los investigadores también están a punto de un gran avance que permitiría a una persona con una amputación de la pierna para controlar su prótesis de la pierna a través de sus músculos del muñón. MIT sigue investigando
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| Hugh Herr usa dispositivos biomecatronicos. |
Pescado robótica
Como se mencionó antes Herr y sus colegas hicieron un pez robótico que fue impulsado por el tejido vivo del músculo tomado de las ancas de rana. El pescado robótico era un prototipo de un dispositivo de biomecatronica con un actuador de vivo. Las siguientes características se les dio a los peces.- Un flotador de espuma de poliestireno por lo que el pescado puede flotar
- Los cables eléctricos para las conexiones
- Una cola de silicona que permite a la fuerza mientras que la natación
- De energía proporcionada por las baterías de litio
- Un microcontrolador para controlar el movimiento
- Un sensor de infrarrojos permite al microcontrolador comunicarse con un dispositivo de mano
- Músculos estimulados por una unidad electrónica
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