ในละครโทรทัศน์เรื่อง "ชายหกล้านดอลลาร์" นักวิทยาศาสตร์ได้ฟื้นฟูนักบินทดสอบที่พิการซึ่งสูญเสียขา แขนข้างหนึ่ง และตาข้างหนึ่ง พวกเขามีเทคโนโลยี ดังนั้นพวกเขาจึงสร้างสตีฟ ออสตินขึ้นใหม่และมอบคุณสมบัติเหนือมนุษย์ให้กับเขา แม้ว่าเรื่องนี้จะเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ทั้งหมด แต่วิทยาการหุ่นยนต์สมัยใหม่ก็เข้าใกล้วิสัยทัศน์นี้มากขึ้นเรื่อยๆ ในสาขาที่เรียกว่าไบโอเมคคาทรอนิกส์
ชีวกลศาสตร์เป็นการผสมผสานระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร เช่นเดียวกับไซบอร์กของนิยายวิทยาศาสตร์ เป็นสาขาสหวิทยาการที่ครอบคลุมชีววิทยา ประสาทวิทยาศาสตร์ กลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และวิทยาการหุ่นยนต์ นักวิทยาศาสตร์ชีวกลศาสตร์พยายามสร้างอุปกรณ์ที่มีปฏิสัมพันธ์กับกล้ามเนื้อ โครงกระดูก และระบบประสาทของมนุษย์ โดยมีเป้าหมายเพื่อช่วยเหลือหรือเสริมสร้างการควบคุมมอเตอร์ของมนุษย์ที่อาจสูญหายหรือเสียหายจากการบาดเจ็บ โรค หรือความพิการแต่กำเนิด
พิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณยกเท้าขึ้นเดิน:
- ศูนย์มอเตอร์ของสมองส่งแรงกระตุ้นไปยังกล้ามเนื้อที่เท้าและขาของคุณ กล้ามเนื้อที่เหมาะสมจะหดตัวตามลำดับที่เหมาะสมในการขยับและยกเท้าของคุณ
- เซลล์ประสาทที่เท้าของคุณจะรับรู้พื้นดินและข้อมูลย้อนกลับไปยังสมองของคุณเพื่อปรับแรง หรือจำนวนกลุ่มกล้ามเนื้อที่ต้องเดินบนพื้นผิว คุณไม่ได้ใช้แรงแบบเดียวกันกับการเดินบนพื้นไม้เหมือนกับที่คุณเดินผ่านหิมะหรือโคลน เป็นต้น
- เซลล์ประสาทในแกนหมุนของกล้ามเนื้อขาจะรับรู้ตำแหน่งของพื้นและข้อมูลป้อนกลับไปยังสมอง ไม่ต้องมองพื้นก็รู้ว่าอยู่ตรงไหน
- เมื่อคุณยกเท้าขึ้นเพื่อก้าวหนึ่งก้าว สมองของคุณจะส่งสัญญาณที่เหมาะสมไปยังกล้ามเนื้อขาและเท้าเพื่อวางลง
ระบบนี้มีเซ็นเซอร์ (เซลล์ประสาท แกนหมุนของกล้ามเนื้อ) แอค ทูเอ เตอร์ (กล้ามเนื้อ) และตัวควบคุม (สมอง/ไขสันหลัง) ในบทความนี้ เราจะมาดูกันว่าอุปกรณ์ไบโอแมตคาทรอนิกส์ทำงานอย่างไรโดยใช้ส่วนประกอบเหล่านี้ สำรวจความคืบหน้าในปัจจุบันของการวิจัยไบโอเมคคาทรอนิกส์ และเรียนรู้เกี่ยวกับประโยชน์ของอุปกรณ์ดังกล่าว
ขอบคุณ
ขอขอบคุณDr. Scott Bernsteinสำหรับความช่วยเหลือในบทความนี้
