Sport

Pierwsze na świecie igrzyska cyborgów

Julian Smith Writer

Niepełnosprawni „piloci”, wspierani przez zespoły techniczne z całego świata, wzięli udział w zawodach Cybathlon w Zurychu.

„Mechaniczny doping” zwykle oznacza dla sportowców dyskwalifikację, karę albo nawet wykluczenie ze światowej klasy zawodów, jednak uczestników pierwszych „igrzysk cyborgów” zachęca się do jak najszerszego wykorzystywania technologii.

Według Roberta Rienera, profesora robotyki w zuryskim ETH Sensory-Motor Systems Lab i pomysłodawcy Cybathlonu – zawodów, które odbyły się w Zurychu po raz pierwszy w historii – najważniejszym celem igrzysk jest pokazanie, jak dobrze ludzie i maszyny mogą ze sobą współpracować.

Pomysł narodził się, gdy Riener pracował nad systemem do rehabilitacji opartym na rozwiązaniu z zakresu robotyki — do czego skłoniła go frustracja ograniczeniami współczesnych protez podczas wykonywania codziennych zadań.

„Urządzenia wspomagające nie są wystarczająco dopracowane” — mówi. „Ludzie mają problemy na przykład z wchodzeniem po schodach albo pokonywaniem wzniesień. Pacjenci są rozczarowani”.

Niektórzy przestali w ogóle korzystać z protez. Riener uznał, że nadszedł już czas, aby zająć się tymi problemami zamiast udawać, że same znikną. Powiedział, że niektóre technologie — w tym stosowane w protezach — po prostu się nie sprawdzają albo korzystanie z nich jest tak skomplikowane, że ludzie przestają ich używać.

Pomysł Rienera, aby wykorzystać zawody do pobudzenia innowacyjności i dyskusji na ten temat, spotkał się z szerokim zainteresowaniem. W igrzyskach wzięło udział 66 zespołów z ponad dwudziestu krajów.

Cyborg Olympics
Autor: ETH Zurich / Alessandro Della Bella

W skład każdego zespołu weszła grupa technologiczna i zawodnik, nazywany raczej „pilotem” niż „sportowcem”. Urządzeniami wspomagającymi mogły być jedyne w swoim rodzaju prototypy lub produkty już dostępne na rynku. Nagrody przyznawano całym zespołom.

W każdej z sześciu dyscyplin Cybathlonu piloci ścigali się indywidualnie. Tory wyścigowe zbudowano w oparciu o realia, jakim codzienne stawiają czoła osoby niepełnosprawne.

W wyścigu wspomaganych protez nóg piloci z kończynami amputowanymi powyżej kolana pokonywali takie przeszkody, jak schody, pagórki czy równoważnie. Wyzwania w wyścigu wspomaganych protez rąk obejmowały krojenie chleba i otwieranie słoików. Zespół szwedzki w zawodach protez rąk wykorzystał osteointegrację. Metalowe części zostały zakotwiczone bezpośrednio w kości ramienia pilota.

Cyborg Olympics
Autor: ETH Zurich / Alessandro Della Bella

Piloci z amputowanymi nogami lub uszkodzonym rdzeniem kręgowym ścigali się na torach z rampami i stopniami w zawodach wspomaganych wózków inwalidzkich. „Autorzy projektów muszą znaleźć równowagę między wagą a efektywnością” – tłumaczył przed zawodami Riener. „Szerszy rozstaw osi oznacza większą stabilność podczas pokonywania schodów, ale taka konstrukcja jest cięższa i wolniejsza”.

Do wyścigu wspomaganych egzoszkieletów mogli zapisać się tylko piloci z nogami sparaliżowanymi po urazie kręgosłupa. Punktem startowym tych zawodów była sofa, na której usiedli piloci. Pięć kolejnych zadań obejmowało między innymi wejście na podjazd i zejście po schodach.

Zgłosiło się kilkanaście zespołów, w tym ekipa z Florida Institute for Human & Machine Cognition (IHMC) w Pensacoli.

Pilot Mark Daniel stracił czucie w nogach po wypadku samochodowym w 2007 r. Przed zawodami ciężko trenował w opracowanym przez laboratorium IHMC wspomaganym egzoszkielecie X1, przy produkcji którego pomagała też NASA.

Daniel steruje zmotoryzowanymi nogami X1 za pomocą przycisków, przełączników i ekranu umieszczonych na jednej z kul inwalidzkich.

„Przekazuję urządzeniu, co ma zrobić w kolejnym kroku, ale do pewnego stopnia X1 decyduje sam” — wyjaśnia. „Zależy mi na dobrym wyniku” – deklarował przed startem  – “ale nie mogę się też doczekać giełdy prototypowych urządzeń. Ostatecznie wszyscy bierzemy w tym udział w jednym celu — aby pozbyć się wózków inwalidzkich”. Jak podkreśla Daniel, projekt wózka inwalidzkiego niemal się nie zmienił od czasów starożytnego Egiptu.

Cyborg Olympics
Autor: ETH Zurich / Alessandro Della Bella

W niektórych zawodach to piloci, nie maszyny, byli wspomagani. Na przykład Ronald Triolo z Advanced Platform Technology Center przy Cleveland Veterans Affairs Medical Center kieruje zespołem, który wziął udział w wyścigu rowerowym z wykorzystaniem funkcjonalnej stymulacji elektrycznej (Functional Electrical Stimulation, FES). Technologia FES wykorzystuje impulsy elektryczne do aktywacji sparaliżowanych mięśni, zazwyczaj za pomocą przyklejonych do skóry elektrod. Piloci stymulowani metodą FES ścigali się na niewspomaganych specjalnych rowerach po płaskim okrężnym torze.

Triolo opracował nowy rodzaj stymulacji FES wykorzystujący elektrody chirurgicznie wszczepiane w „mankiety” wykonane z elastycznej gumy, którymi owija się poszczególne nerwy mięśniowe. Elektrody są podłączane do umieszczonego w brzuchu pilota generatora impulsów, który otrzymuje bezprzewodowe sygnały od zewnętrznego komputera wykonanego w technologii do noszenia.

„Dzięki temu można uzyskać dużo dokładniejszą kontrolę nad działaniem mięśni. W zawodach takich jak te oznacza to subtelną równowagę między siłą a wytrzymałością” – mówi Triolo. Dzięki różnym wstępnie zaprogramowanym wzorcom stymulacji pacjenci w laboratorium Triolo są już w stanie wstać, utrzymać równowagę i zrobić kilka kroków. Jazda na rowerze nie stanowi zatem dla nich wyzwania.

„Jazda na rowerze jest łatwiejsza niż chodzenie” — twierdzi Triolo. „Nie trzeba się martwić o zachowanie równowagi. Wystarczy skoncentrować się na wprawianiu w ruch pedałów”.

Cyborg Olympics
Credit: ETH Zurich / Alessandro Della Bella

Każdy zawodnik korzystał z osobistego wzorca stymulacji, który pobudza poszczególne mięśnie w odpowiednim momencie podczas poruszania pedałami. Rowerzyści sami musieli trzymać kierownicę, skręcać i monitorować poziom energii, aby nie wyczerpać nóg zbyt wcześnie.

„Celem tego przedsięwzięcia jest pełna integracja człowieka z maszyną. Chcemy, żeby ludzie poczuli przywiązanie do technologii i zaczęli wchodzić z nią w interakcję — mówi Triolo.

„Pragniemy też zapewnić osobom sparaliżowanym nowe, efektywne sposoby ćwiczeń, nie wspominając już o odrobinie rozrywki”. Przyznaje, że początkowo podchodził sceptycznie do pomysłu Cybathlonu, jednak przygotowania do igrzysk dały zastrzyk energii jego zespołowi badawczemu i go zainspirowały.

Szósta konkurencja Cybathlonu wymagała najmniejszej ilości ruchu, jednak wcale nie była łatwym wyzwaniem. W turnieju specjalnie opracowanej na potrzeby zawodów gry komputerowej sterowanej za pomocą ludzkiego mózgu wzięli udział piloci z kompletnym lub niemal kompletnym paraliżem na poziomie szyi wywołanym uszkodzeniem rdzenia kręgowego, udarem albo chorobą neurodegeneracyjną.

Każdy z nich nosił czapkę pokrytą elektrodami i kablami, która wykrywa sygnały wysyłane przez mózg pilota, korzystając z elektroencefalografii (EEG) lub spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) i przesyła je do komputera. Tylko za pomocą myśli piloci sterują awatarami biegającymi i skaczącymi po wirtualnym torze przeszkód. Wspomagane urządzenia wykorzystujące tego rodzaju technologię „protez neuronowych” są już w użytku.

Riener obmyśla już nowe dyscypliny, w tym konkursy wymagające kreatywności — rysowanie, malowanie, taniec czy grę na instrumentach — przeznaczone dla osób z ograniczonym czuciem. Ale przede wszystkim ma nadzieję, że Cybathlon pomoże przełamać bariery.

„Największym sukcesem tej inicjatywy byłoby wyeliminowanie uprzedzeń i zwiększenie akceptacji oraz integracji osób niepełnosprawnych”.

 

Zdjęcie tytułowe — prawa autorskie: ETH Zurich / Alessandro Della Bella.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Sport Styl życia Zdrowie

Przeczytaj w następnej kolejności

Read Full Story