ВИКОРИСТАННЯ НІТИНОЛОВИХ ШТУЧНИХ М’ЯЗІВ У ПРОТЕЗУВАННІ

Анотація

У роботі представлено дослідження створення штучного м’яза на основі матеріалу з ефектом пам’яті форми − нітинолу. Цей матеріал має здатність повертатися до заздалегідь визначеної форми після нагрівання, що відкриває широкі можливості для використання його у біомедичній інженерії, зокрема у створенні протезів та роботизованих систем. Було проведено ряд експериментальних досліджень, у ході яких вивчались оптимальні параметри роботи нітинолу, зокрема напруга, сила струму, час реакції та тягове зусилля. Встановлено, що оптимальним для нагрівання дроту є значення струму близько 1 А та напруга 5 В. При перевищенні цих параметрів спостерігається перегрівання матеріалу, що може призвести до пошкодження системи. 
Для практичної реалізації управління штучним м’язом було розроблено схему з використанням мікроконтролера Arduino Uno Rev3. Блок керування включає сенсори м’язової активності (AD8231), тиску (FSR 400) та згину, які подають сигнал на мікроконтролер у разі активації. Контроль за подачею струму до нітинолового м’яза здійснюється за допомогою N-канального mosFET транзистора IRLR8743, здатного витримувати високі навантаження без перегріву. Для зменшення ризику пошкодження передбачено імпульсний режим подачі струму: одна секунда активності та три секунди паузи. 
Макет було реалізовано на безпечній платі, де відбувалася перевірка роботи у демонстраційному режимі. Результати експериментів свідчать про працездатність запропонованої системи та можливість її використання у майбутньому при розробці протезів нового покоління. Отримані результати можуть бути корисними для розробників у сфері біомедичних технологій та інженерії, а також слугувати основою для подальших досліджень.