Бионика – новости

Торжество бионики: первая женщина с бионической рукой.

Ученым из Института реабилитации Чикаго удалось создать бионический протез, который позволяет пациенту не только управлять рукой с помощью мыслей, но и распознавать некоторые ощущения. Обладательницей бионической руки стала Клаудиа Митчелл (Claudia Mitchell), в прошлом служившая в морском флоте США.
В 2005 году Митчелл пострадала в аварии. Хирургам пришлось ампутировать левую руку Митчелл по самое плечо. Как следствие, нервы, которые могли бы быть в дальнейшем использованы для контроля над протезом, остались без применения.
Проект бионической руки разработан учеными Института реабилитации Чикаго и финансируется в рамках  большого проекта, основанного DARPA – Агентством передовых оборонных исследований.

Митчелл управлять искусственной рукой с помощью мыслей о необходимом движении. Однако на этом ученые не стали останавливаться. Следующей целью для них стало распознавание ощущений рукой.
Они пересадили бездействующие после ампутации нервы Клаудиа Митчелл из поврежденной области плеча в грудную мышцу, которая стала получать сигналы от бионической руки. Это позволяет процессору протеза обеспечивать Митчелл такие же тактильные ощущения, какие могли быть у здоровой руки.

В результате, когда Клаудиа Митчелл хочет сделать движение рукой, она просто думает об этом, нервные импульсы, а они являются “слабыми” электрическими импульсами, из мышцы проходят в бионический протез, где процессор расшифровывает их и трансформирует в движение.

По словам Митчелл устройство, – бионическая рука, – резко изменило её жизнь. “Я использую его при работе на кухне, разборки одежды после прачечной и складывания одежды, и много другого, – практически для всех видов повседневных задач”. Также, дотрагиваясь до горячей чашки или холодного окна, она может чувствовать тепло или холод.

По материалам washingtonpost.com

Механизмы биохимии и биофизики в бионике

В основе протекания жизненных процессов лежат биохимические и биофизические явления. Выше уже говорилось о крайней сложности этих явлений в масштабах одиночной клетки. Живой организм в развитых его формах представляет собой ансамбль (множество)клеток, синхронно выполняющих ряд взаимосвязанных задач. При этом возникают качественно новые явления, достигаются поразительные эффекты биохимического и биофизического превращения вещества. Многие из этих явлений требуют своей расшифровки и прикладного использования. Назовем здесь лишь некоторые, наиболее понятные и изученные явления и процессы, которые уже стали в той или иной степени предметом рассмотрения в бионике.

Ботаникам давно известны свойства многих растений селективно накапливать вполне определенное вещество. Это нашло свое практическое использование в двух направлениях. Continue reading “Механизмы биохимии и биофизики в бионике” »

Гидробионика

новые садовые дома под ключ

В рамках одного из ответвлений бионики, которое принято называть гидробионикой, широко исследуются конструктивные решения водных обитателей, позволяющие им при относительно малых затратах энергии быстро перемещаться в такой плотной среде, как вода.

Многообразны формы тела водных животных. Это и вытянутая цилиндрическая (или слегка сжатая с боков) форма угревидных рыб, и разнообразные — симметричные и несимметричные — формы скомбриодных рыб (некоторые из них имеют форму аэродинамического профиля, близкого к идеальной классической схеме летательного аппарата), и форма тела, близкая к телу вращения, высокоскоростных дельфинов и кальмаров, и каплевидная форма тела огромных китов. Поверхность тела может быть гладкой или чешуйчатой, покрытой слизью. Движение может осуществляться у одних видов за счет изгибов тела или веслообразных движений боковых плавников, у других — гидрореактивной струей, выбрасываемой из своеобразного сопла.

При всем разнообразии конструкций, форм, способов перемещения постоянными остаются высокая эффективность, экономичность, маневренность. Вокруг жесткой конструкции, перемещающейся в воде с относительно большой скоростью, возникает так называемое турбулентное движение частиц воды, т. е. завихрения и противотоки, создающие дополнительное сопротивление движущемуся телу. Идеальным обтеканием является ламинарное, когда струи воды плавно огибают тело, без отрывов от поверхности и без завихрений. Continue reading “Гидробионика” »

Бионика в авиации

Наряду с шагающими механизмами в бионике широко исследуются способы полета, найденные живой природой. Общеизвестны успехи современной авиации, но в силу ряда причин конструкторы не оставляют без внимания и механизм машущего крыла.

Надо сказать, что современная аэродинамика настолько жестко привязана к сложившейся конструкции фюзеляжа и несущих плоскостей, что принципиально не позволяет проводить точный анализ механизмов типа «машущее крыло» так эффективно, как это осуществляется для общепринятых жестких конструкций. Это дало повод для шутливой надписи, висящей в помещении одного из конструкторских бюро: «Конструктор, помни, что по законам аэродинамики жук не должен уметь летать!».

Но если говорить серьезно, то уместней вспомнить рассуждения по аналогичному поводу такого гениального ученого, как Леонардо да Винчи: «Птица – это аппарат, действующий согласно математическим законам. И воспроизвести этот аппарат со всеми его движениями – в пределах возможностей человека». Continue reading “Бионика в авиации” »

Бионика и манипуляторы

Великолепное создание природы — человеческая рука — тоже давно привлекла внимание конструкторов. Создано большое число манипуляторов, в которых в той или иной степени повторяются отдельные элементы конструкции руки. Наибольшая степень сходства достигнута в активных протезах человеческой руки. Большой известностью пользуются у нас в стране и за рубежом работы группы ученых и инженеров во главе с А. Е. Кобринским. Они создали протез, который управляется с помощью биопотенциалов, возникающих в мышце предплечья. Человек, к предплечью которого приложены электроды, мысленно сгибает руку или пальцы рук. Сигналы управления, посылаемые мозгом, развивают в мышцах предплечья биотоки, которые наводят э. д. с. в приложенных к коже электродах. После фильтрации и усиления снятые сигналы посылаются в исполнительные элементы протеза, который приходит в движение, осуществляя замысел человека.

Гуманистическая направленность этих работ достаточно очевидна.

Уже многие люди, лишившиеся кистей рук, вновь получили возможность с помощью биопротезов вернуться к трудовой деятельности, получили возможность вновь обслуживать себя за столом, брать с помощью чудесных протезов довольно хрупкие вещи. Continue reading “Бионика и манипуляторы” »