Wyjątkowa proteza ręki – chwytak zastępujący funkcję chwytu dłoni – pozwala Adamowi na samodzielność w kuchni. Nareszcie może bez niczyjej pomocy usmażyć jajecznicę, pokroić warzywa czy ugotować makaron. Prototyp samodzielnie zaprojektowali i skonstruowali Maja, Gosia, Piotr, Robert i Krzesimir, studenci biomechaniki inżynierskiej na PWr, członkowie koła naukowego Rapid Troopers.

Chwytak zdobył właśnie dwie nagrody w międzynarodowym konkursie Make:Able Challenge, w którym rywalizował z wynalazkami innych zespołów z całego świata – m.in. z USA, Wielkiej Brytanii, Chin, Kanady, Hiszpanii, Libanu czy Tajlandii.

Konstrukcja studentów i studentek z Politechniki Wrocławskiej została uznana za najlepszą w kategoriach „Best Use of 3D Printing” oraz „Best Use of Autodesk Software”.

– Jesteśmy oczywiście bardzo zadowoleni i szczęśliwi, że nas doceniono. Ale tak szczerze? Najważniejszą nagrodą był dla nas moment, gdy Adam założył chwytak, przetestował go i zobaczyliśmy wzruszenie w jego oczach, bo wreszcie mógł samodzielnie przygotować proste posiłki – opowiada Maja Stachowicz, liderka zespołu. – My też się wzruszyliśmy. Jesteśmy ogromnie dumni, że udało nam się stworzyć rozwiązanie, które realnie ułatwia mu codzienne funkcjonowanie. To znaczy dla nas dużo więcej niż nagrody.

Zaczęło się od konkursu

Nad prototypem pracowali Maja Stachowicz, Małgorzata Stępień, Piotr Stojecki, Robert Jesionowski i Krzesimir Pieczarka. Wszyscy są studentami trzeciego roku biomechaniki inżynierskiej na Wydziale Mechanicznym PWr. Działają także w kole naukowym Rapid Troopers, specjalizującym się w tzw. technologiach przyrostowych, czyli popularnym druku 3D.

– Nasze koło niedawno się reaktywowało. Działamy na razie w zaledwie kilka osób. Trafiliśmy na nabór zgłoszeń do konkursu Make:Able Challenge i pomyśleliśmy, że chcemy się sprawdzić i popracować nad czymś razem – opowiada Małgorzata Stępień.

Konkurs zachęca do tworzenia produktów i prototypów z druku 3D, które ułatwiają codzienne życie osób z niepełnosprawnościami lub osób starszych.

W poszukiwaniu konkretnego tematu wynalazku studenci i studentki skontaktowali się z warszawską Fundacją Aktywnej Rehabilitacji (organizacją założoną „przez wózkowiczów dla wózkowiczów”), a ta połączyła ich z mieszkającym w Bolesławcu Adamem Bartkowem.

Samodzielność w kuchni

Adam cierpi na tetraplegię, czyli nieodwracalny paraliż czterech kończyn. Porusza się więc na wózku, a jedyny ruch dłoni, jaki kontroluje, to jej podnoszenie w nadgarstku (czyli ruch prostownika nadgarstka).

Do tej pory, by coś przenieść czy podnieść, korzystał z dostępnego na rynku chwytaka działającego w oparciu o chwyt pęsetowy. Takie urządzenie zaciska się na przedmiocie, ale nie gwarantuje dużej stabilności i nie jest uniwersalne.

Oznacza to, że Adam nie mógł np. przy jego pomocy podnieść żeliwnej patelni z przyrządzaną kolacją (ryzyko, że naczynie się przekręci i gorąca zawartość wypadnie na niego lub na podłogę, było zbyt duże). Niemożliwe było także dla niego np. korzystanie z noża czy wielu innych kuchennych przyrządów i narzędzi. Także z tego powodu, że chwytak nie pozwalał na wygodne trzymanie przedmiotów o różnych wielkościach (zbyt małe wypadały, zbyt ciężkie przechylały się) – a to oznaczało, że w domu potrzebowałby przynajmniej kilku w różnych rozmiarach do konkretnych zastosowań. Jeden taki przyrząd kosztuje kilkaset złotych, więc posiadanie kilku wiązałoby się z dużym wydatkiem i koniecznością częstego zmieniania chwytaka na taki, który akurat byłby potrzebny.

Problemy z dotychczasowym rozwiązaniem dobrze pokazuje nagranie, które studenci i studentki przygotowali na potrzeby konkursu:

Ruch dłoni i zacisk

Proteza zaprojektowana i skonstruowana przez naszych studentów i studentki powstała „na wymiar”. Jest więc idealnie dopasowana do ręki Adama i komfortowa w użyciu. Co najważniejsze – pozwala na chwytanie dowolnych przedmiotów podłużnych lub z rączką, której średnica może mieć do 40 mm (lub dużo mniej). Umożliwia więc nie tylko korzystanie z noża czy patelni, ale także rondli z rączką, łopatek do smażenia czy przyrządów od odcedzania.

– Działa w ten sposób, że kiedy Adam wsunie w chwytak np. rączkę patelni i uniesie dłoń w nadgarstku, to automatycznie trzy tuleje będące częścią chwytaka zacisną się na przedmiocie w środku – opowiada Maja. – Kiedy chce zwolnić ten chwyt, wystarczy, że opuści dłoń. To wygodne dla niego i nie wiąże się z dużym wysiłkiem ani bólem. Jest też bezpieczne, bo chwyt jest stabilny, rączka w środku nie może się wyślizgnąć.

Projekt zajął studentom i studentkom kilkanaście dni i wiązał się m.in. z wyjazdami do Adama, poprawkami i dostosowaniami pierwszej wersji prototypu. Ale samo tworzenie urządzenia – czyli drukowanie go na drukarce 3D – to zaledwie 12 godzin.

Górna część powstała z polimeru PLA – najbardziej popularnego tworzywa wykorzystywanego w technologiach przyrostowych. Natomiast tuleje łapiące w zacisku przedmioty zostały wydrukowane z materiału gumopodobnego o nazwie TPU (Termoplastyczny Elastomer Poliuretanowy).

– Jest bardzo wytrzymały na wysokie temperatury, więc nie ma ryzyka, że stopi się np. od zbyt gorącej rączki patelni – tłumaczy Małgorzata. – „Gumowość” zapobiega ślizganiu się, a do tego sprężystość materiału sprawia, że możliwe jest także chwytanie przedmiotów o średnicach większych niż założona, bo guma trochę się ugnie.

Chwytak na wymiar, ale uniwersalny

Choć projekt chwytaka powstał, by odpowiadać na konkretne potrzeby Adama, to zarazem może pomóc także innym osobom. Studenci i studentki zapewniają, że zmiana parametrów – np. dla osoby o krótszym przedramieniu czy mniejszej ręce – zajmie tylko kilka minut. Do tego udostępnili go na wolnej licencji – co oznacza, że każdy może z niego skorzystać.

– Jeśli tylko ktoś ma dostęp do drukarki 3D i kupi odpowiednie materiały do druku, może dostosować nasz projekt do potrzeb innej osoby z podobnymi trudnościami i w 12 godzin będzie mieć protezę – dodaje Maja.

Studenci i studentki zapewniają też, że są otwarci na pomoc innym osobom z tetraplegią, które mogą mieć inną charakterystykę ruchu ręki niż Adam (a to wymagałoby większych zmian w projekcie chwytaka).

Wspólna praca

Opowiadają także, że praca nad protezą wiele ich nauczyła i są ogromnie wdzięczni Adamowi za otwartość, dzielenie się swoimi doświadczeniami i bardzo duże zaangażowanie w prace nad projektem chwytaka.

– Jego wkład w powstanie prototypu był nie do przecenienia. Miał mnóstwo pomysłów, podpowiedzi i razem wymyślaliśmy, jak udoskonalić naszą protezę – podkreśla Maja.

Twórcy konstrukcji zaznaczają też, że tworzenie chwytaka było procesem – pierwsza wersja prototypu, z którą przyjechali do Adama wymagała wielu poprawek, m.in. zmiany mechanizmu działania chwytaka, skrócenia protezy czy dodania wypustek we wnętrzu gładkiej wcześniej tulei.

– O pewnych kwestiach wcześniej nie pomyśleliśmy, inne założyliśmy, a na miejscu okazało się, że to, co wydało się nam oczywiste, wcale takie nie jest – opowiadają. – To były dla nas cenne lekcje.

– Poprawialiśmy i zmienialiśmy, bo najważniejsze było, żeby konstrukcja faktycznie dobrze służyła na co dzień – opowiada Maja. – Czasu na wysłanie zgłoszenia na konkurs było coraz mniej, ale w pewnym momencie przestało nam na tym zależeć. Zaczęliśmy od szukania tematu do zgłoszenia się w międzynarodowej rywalizacji, ale doszliśmy do punktu, w którym zrozumieliśmy, że nie dla nagrody to robimy. To, że stworzyliśmy coś, co naprawdę realnie ułatwia życie Adamowi, jest dużo bardziej satysfakcjonujące.

Konkurs Make:Able Challenge organizuje platforma PrintLab. Zgłaszane rozwiązania oceniają doświadczeni przedsiębiorcy z branży druku 3D oraz przedstawiciele jednostek badawczych.

Nagradzając chwytak studentów i studentek z PWr, podkreślali, że to produkt gotowy do wejścia na rynek, imponujący, zaawansowany, bardzo dobrze zaprojektowany i kreatywnie wykorzystujący różne materiały.

Wszystkie nagrodzone projekty można obejrzeć na platformie PrintLab.

Lucyna Róg