Invalidný vozík budúcnosti – vízia, ktorá (azda) aj na Slovensku bude realitou
▲ Japonsko chystá nevídané zapojenie robotiky a umelej inteligencie pri zabezpečovaní olympijských a paraolympijských hier Tokio 2020;
▲ možné sú dve alternatívy vývoja nabíjacích systémov elektrických vozíkov;
▲ zdravotné poisťovne neprispievajú k „príchodu“ pokrokových technológií.
Sekunda po sekunde, minúta po minúte, hodina po hodine v rovnomernom tempe plynú na svojej ceste do večnosti… Rok 2018 je minulosťou a rok 2019 zase už prítomnosťou. A čas nič nezastaví ani neurýchli. Len ľudská fantázia a nespokojnosť s tým, čo je nám dané ako základný impulz budúceho rozvoja dokážu fyzikálne zákonitosti „preskočiť“. A preto si pokojne môžeme položiť otázku: Aké funkcionality môže mať invalidný vozík budúcnosti? Povedzme o takých desať, dvadsať rokov. Čo poviete, dobrá téma na obdobie začiatku roka, kedy sa „rodia“ rôzne predsavzatia, pokukáva sa po časoch budúcich.
Našou inšpiráciou pre napísanie tohto „vizionárskeho“ príspevku je renomovaný novinár Bob Vogel. Jeho záujem o pohľad do budúcnosti sveta invalidných vozíkov zase, napodiv, vyburcoval kultový americký animovaný sitkom Jetsons. Odohráva sa v robotickej budúcnosti a minuloročná séria je situovaná do roku 2062.
Pri jeho pozeraní sa Bob zamýšľal – ako vlastne súčasná veda ovplyvňuje svet ľudí s narušenou mobilitou? (Táto téma sa ho bytostne dotýka, veď sám je od roku 1985 odkázaný na pohyb len s pomocou štyroch kolies – pozn. autora.) A tak sa zrodil rozsiahly článok pre magazín New Mobility, z ktorého sme aj my čerpali niektoré „vízie“ o tom, aký (azda) bude invalidný vozík budúcnosti.
■ Široké možnosti využitia autonómnych vozíkov
Určite nie je potrebné mať nadmieru fantázie, aby sme prvú inšpiráciu hľadali pri pohľade na autonómne autá (bez vodičov). Vlastne ju ani nepotrebujeme, veď autonómne invalidné vozíky už experimentálne predstavené boli.
Ako spomínal Bob Vogel, dva elegantné futuristické vozíky sa už „prechádzali“ po hale tokijského medzinárodného letiska Haneda (obrázok vpravo). Druhý vozík poslušne nasledoval prvý ako priateľský robotický pes. Pohybovali sa po vopred naprogramovanom okruhu, prechádzali cez nehrdzavejúce rošty, obchádzali cestujúcich, batožiny. A sedadlá sa pri skupine reportérov jednoduchým príkazom zdvihli, aby budúcnosť bola jasne zaznamenaná.
Využitie autonómnej technológie pre invalidný vozík budúcnosti je skutočne mnohoraké. Výletmi ľudí s ťažkou imobilitou počínajúc a spoločnými vychádzkami klientov sociálnych zariadení končiac. A ešte jedna poznámka – všetky autonómne vozíky bude možné riadiť (naprogramovať) jediným inteligentným telefónom v rukách opatrovateľky.
V Japonsku ešte chvíľu ostaňme. Údajne budeme prekvapení, koľko úloh bude na letných olympijských hrách Tokio 2020 zverených robotike a umelej inteligencii. Informačné centrá budú „obsadené“ len robotmi, na športoviská sa účastníci hier dopravia v autonómnych vozidlách. Automobilky Nissan a Toyota sa do tohto projektu veľmi aktívne zapojili. Vyvíjajú a do hier pripravené budú viaceré vozidlá či invalidné vozíky aj pre paraolympiádu, teda pre športovcov s pohybovým defektom.
Spoločnosť Whill Next už v súčasnosti vyvíja invalidný vozík budúcnosti a na trhu ponúka vozíky s netradičný dizajnom (obrázok vľavo). Predstavou vývojárov je, že človek s obmedzenou mobilitou túto skutočnosť oznámi už pri kúpe letenky a táto informácia bude obratom odoslaná cieľovému letisku. Po prílete imobilný cestujúci zadá vo svojom inteligentnom telefóne určený kód a robotický vozík príde až k lietadlu. Ak to je potrebné, aj priamo do lietadla. Bez toho, aby pasažier po „nastúpení“ do vozíka musel zadať akékoľvek príkazy, ten ho odvezie na všetky formálne „výstupové“ miesta.
„SPOLUPRÁCA“ PODRIADENÉHO NÁKLADNÉHO ROBOTA
Dokonca, ak vozík zaregistruje, že pasažier si chce vyzdvihnúť ťažkú batožinu, privolá nákladný robot. Ten kufor naloží (na seba) a potom už bez ďalšieho príkazu nasleduje riadiaci robot (vozík). Po príchode na parkovisko pasažier presadne do svojho auta, nákladný robot preloží batožinu do kufra vozidla. A potom sa oba roboty vrátia do svojich parkovacích boxov, kde sa uložia do pohotovostného režimu a automaticky sa im dobíjajú ich batérie.
Nie je ťažké si predstaviť, že invalidný vozík budúcnosti by sa s podobnými funkciami uplatnil v obchodných centrách, na rozsiahlych prezentáciách v prírode či v rekreačných centrách. Autonómne vozíky by určite využili aj mestá pri prehliadkach svojich pamätihodností či múzeá v prírode. Lektorky by sa nemuseli obávať, že sa im návštevník „stratí “ alebo bude zaostávať.
■ Mnohé funkcionality ešte nedokážeme robotom „prikázať“
Odborný poradca portálu Vozickar.info vysokoškolský pedagóg a výskumník Martin Dekan (STU Bratislava), spoluautor publikácie Autonómna navigácia mobilného robota nás upozornil, že viaceré funkcionality, ktoré „potrebuje“ invalidný vozík budúcnosti už robotika v praxi využíva. Nie síce pri vývoji nových elektrických vozíkov, ale v iných oblastiach technického rozvoja robotiky. Najväčšie penzum práce je na experimentálnej úrovni, ale niektoré systémy sú už nasadené aj do rutinnej prevádzky.
Napríklad jeden z najväčších internetových obchodov Amazon.com má vybudované kompletné haly, v ktorých roboty triedia balíky. A napriek vysokej rýchlosti a veľkému počtu robotických „nosičov“ k zrážkam nedochádza.
„Čo sa týka mobilnej robotiky, aktuálnou úlohou dneška je vytvorenie takzvaných kolaboratívnych mobilných manipulátorov. Ide o roboty, ktoré spolupracujú priamo s človekom, podávajú mu veci do ruky. Viem si predstaviť ich využitie aj na invalidných vozíkoch ako nástroj, ktorý podá lieky, pohár s vodou. Pri pokročilej funkcionalite by takýto manipulátor mohol pichnúť injekciu, prípadne odobrať krv na rozbor,“ rozvíjal svoje úvahy M. Dekan.
Prvé produkty kolaboratívnych mobilných manipulátorov sa už experimentálne, ako potvrdzuje nasledujúce video, v praxi overujú.
M. Dekan tiež uviedol, že v komerčnom predaji sú už aj roboty, ktoré sa dokážu v exteriéri vyhýbať „základným“ prekážkam. Sú však masívne (obrázok vpravo) a relatívne drahé. Ich cena sa pohybuje od 50-tisíc dolárov (43 871 eur) vyššie.
Dnešný exteriérový autonómny invalidný vozík je mnohokrát aj pomalý, pretože získané vstupné údaje musí krížovo vyhodnocovať a podľa potreby korigovať stanovenú trasu. Navyše, mnohé potrebné funkcionality ešte nedokážeme robotom „prikázať“. Pri súčasnom poznaní by bol napríklad v daždi autonómny invalidný vozík „slepý“. Súčasné technologické systémy totiž nedokážu bezpečne rozoznať, či je na ceste kaluž vody alebo veľká diera naplnená vodou.
INVALIDNÝ VOZÍK BUDÚCNOSTI AJ S „OSOBNÝM“ DRONOM
„Voda je v princípe problém pre všetky senzory „pracujúce“ so svetlom. A na tomto princípe v súčasnosti pracujú prakticky všetky. Základným problémom je, že keď sa sníma povedzme mláka z diaľky, svetlo sa odrazí mimo snímač a v dátach ostane „slepý“ bod. A takto sa zobrazuje aj veľmi veľká diera,“ vysvetľoval M. Dekan.
Dodal, že mláky možno zmerať jedine z výšky kolmo dole. No ani vtedy nemáme istotu, že sme zmerali správnu hĺbku, lebo väčšinou sa svetlo odrazí od hladiny a nie od dna. V budúcnosti na detekciu hĺbky určitej plochy s vodou by sa mohol používať radar, ktorý má však v súčasnosti pre tieto požiadavky príliš nízke rozlíšenie.
Ako najpravdepodobnejší vývoj v tejto oblasti možno očakávať objavenie nového spôsobu komunikácie senzorov. A na problém, že ani 3D snímače nedokážu všetky terénne prekážky správne identifikovať, pozná M. Dekan správne riešenie. Invalidný vozík budúcnosti bude mať vlastný dron, ktorý umelá inteligencia vyšle na prieskum, pokiaľ prijaté informácie zo senzorovej komunikácie budú nedostatočné. Rovnako dron bude môcť vybranú trasu skontrolovať a prípadne upozorniť na novovzniknuté prekážky.
■ Diagnostika online problém s následným riešením
Aj ďalšia výzva, na ktorú čaká invalidný vozík budúcnosti, je už čiastočne rozpracovaná. Napríklad zabezpečenie konštantnej rýchlosti vozíka na spôsob automobilového tempomatu. Ako s úsmevom pripomenul M. Dekan, to je najzákladnejšia úloha, ktorú musí zvládnuť poslucháč STU už v bakalárskom štúdiu.
Invalidný vozík budúcnosti určite bude mať zabudovaný takýto systém s rozširujúcimi funkciami. Napríklad so schopnosťou automaticky podhustiť pneumatiky po prechode z asfaltu do piesku. A spätne ich nahustiť po návrate na pevný povrch. Pri zložitej prekážke automaticky prepočítať a stanoviť obchádzku. Na základe údajov z gyroskopov meniť náklon sedačky pri prechode nerovným terénom. Rovnako ako v súčasnosti používa riadený náklon autonómny segway či hoverboard. A to všetko pri nezmenenej rýchlosti vozíka, ktorá bola pôvodne zadaná.
Po vzore varovných výstrah v automobiloch (tlak v pneumatikách, svetlá, výmena oleja, funkčnosť bŕzd), podobný systém bude mať aj invalidný vozík budúcnosti. Aplikácia tzv. prediktívnej (monitorovacej) údržby bude nepretržite monitorovať všetky systémy vozíka. Rýchla kontrola na displeji telefónu buď zobrazí konkrétnu poruchu alebo vyvolá telefonickú konzultáciu s predajcom vozíka. Ten diagnostikuje problém online a rozhodne o zaslaní novej súčiastky alebo intervenuje servisný zásah. Zdieľanie podrobných informácií o stave vozíka u predajcu tiež zabezpečí, aby nedochádzalo k vzniku poruchy, keď je vozík v „teréne“.
Ak však nastane mimoriadna situácia a vozík sa náhle znefunkční, aplikácia privolá servisnú pomoc. Výhoda monitorovacej údržby bude aj v tom, že na to určená funkcionalita rozozná postupné opotrebovanie danej súčiastky. A vyzve predajcu, aby ju objednal, pretože pre konkrétny vozík bude v krátkom čase potrebná. Tým sa užívateľ vozíka vyhne súčasným frustrujúcim náladám v čase, kedy je potrebné aj niekoľko týždňov čakať na dodanie chýbajúcej súčiastky či súčasti vozíka.
MOŽNOSTI PASÍVNEHO CVIČENIA VO VOZÍKU
Invalidný vozík budúcnosti bude mať zabudovaný jedinečný systém zosúladenia všetkých nastaviteľných častí vozíka podľa toho, aká osoba si doň sadne. Podľa zaznamenanej výšky a hmotnosti upraví správny pomer výšky sedačky a stúpačiek, uhol chrbtovej opierky. Sedačka sa prispôsobí antidekubitnými plochami podľa tlakovej mapy. Lekár, resp. fyzioterapeut bude môcť zadať špecifické požiadavky podľa telesných defektov užívateľa. „Zapíše“ povedzme príkaz na zmenu polohy nôh po každej hodine či polohovanie hlavy v stanovených časových intervaloch.
Systém umožní aj základné formy pasívneho cvičenia. Zakláňaním a vyrovnávaním chrbtovej opierky, prenastavovaním výšky stúpačiek, opierok, menením antidekubitných plôch v sedačke bude stimulovať základné pohybové štandardy. Celý systém prostredníctvom aplikácie bude ovládateľný aj inteligentným telefónom. Informácie o priebehu cvičenia budú online odosielané terapeutovi, ktorý bude môcť podľa aktuálnych potrieb meniť plán pasívneho cvičenia.
Ďalšou očakávanou novinkou bude monitorovanie zdravotného stavu človeka sediaceho vo vozíku s online zasielaním vitálnych funkcií priamo do ambulancie lekára. Ten bude mať možnosť v prípade zaznamenania zdraviu ohrozujúcich výsledkov invalidný vozík budúcnosti zastaviť a presne lokalizovať. Po určení jeho presného miesta sa rozhodne, či vozík nasmeruje priamo do svojej ambulancie alebo k nemu vyšle rýchlu záchrannú službu s presným popisom akútnych zdravotných problémov.
■ Moderné systémy zabezpečujúce energetické zdroje
Ešte sa musíme pristaviť pri dobíjaní základného zdroja potrebnej energie. Ak nebudeme špekulovať nad nahradením elektrickej energie iným zdrojom, zvažovať môžeme dve alternatívy. Rýchle nabíjanie akumulátorov sa bude zrejme zabezpečovať bezdrôtovo na princípe súčasného nabíjania mobilov na tzv. energetických lavičkách.
„V súčasnosti je efektívne bezdrôtové nabíjanie na vzdialenosť do jedného metra. V budúcnosti je dosť možne, že tento systém nabíjania bude možný s dosahom desiatok metrov od zdroja, takže vozík bude permanentné dobíjaný,“ vyslovil svoj názor M. Dekan.
Je však možné, že akumulátory nebude nutné dobíjať vôbec. Niežeby sme sa spoliehali na vynález perpetuum mobile, také niečo odporuje základným zákonom fyziky. Zároveň však zákon zachovania energie hovorí, že energia nevzniká ani nezaniká, len sa premieňa z jednej formy energie na druhú formu energie či na iné formy viacerých energií.
Takže je možné, že v budúcnosti vedci vytvoria s pomocou nanotechnológie miniatúrne zberače energie – z vydychovaného vzduchu, tepu srdca, teploty tela, pohybu vozíka, sily vetra… Možností je skutočne neúrekom. A všetka takto získaná energia poputuje do akumulátorov vozíka. Navyše, určite bude vynájdený aj efektívny systém zberu energie z vonkajšieho (širšieho) prostredia.
A to už nespomíname možnosť, na čom sa už pracuje aj dnes, že batérie budú pracovať na úplne inom princípe. Na vytvorenie energie bude postačovať kysličník uhličitý, ktorý spôsobuje skleníkový efekt. Skúmajú sa aj kremíkové superkapacitory. A v zálohe je aj možnosť použitia mikróbov na výrobu energie, na čom už pracujú v NASA.
Musíme si však uvedomiť, že všetky naznačované technické zlepšenia, takí naivní nie sme, nebudú vyvíjané prvoplánovane pre invalidné vozíky. Tak ako doposiaľ, nové trendy sa objavia v automobilovom priemysle, robotike či v inteligentných systémoch vyvíjaných pre domácnosti. Až následne sa niekto „zľutuje“ a pomôže aj ľuďom s poruchami mobility.
■ Inovatívnym trendom sú cross-over produkty
A aké „vizionárske“ zmeny môžeme očakávať pri mechanických invalidných vozíkoch? To bola otázka, s ktorou sme oslovili Mireka Zemana, majiteľa spoločnosti Letmo, ktorá robí život na vozíku lepším.
„Pri otázke o budúcnosti mechanických invalidných vozíkov sa dostávame do podobnej situácie ako pri úvahe o budúcnosti prepravy „chodiacej“ populácie. Jednotlivé kategórie a systémy sa budú evidentne prepájať, premiešavať a budú vznikať tzv. cross-over produkty,“ chytil sa témy M. Zeman. A hneď vysvetlil, čo si máme predstaviť pod pojmom cross-over produkty. „Sú to podobné zariadenia ako už v súčasnosti používané Segway transportéry či hoverboardy. Ani pri nich už nedokážeme presne definovať, či sú to len pomôcky pre chodcov alebo už dopravné prostriedky“.
Typickým príkladom takýchto produktov je už teraz fungujúci pohon WheelDrive (obrázok vpravo), ktorý robí z mechanického vozíka elektrický. Zlučuje tak výhody obratného a ľahkého mechanického vozíka s dojazdom a silou elektrického pohonu. A v ponuke ho má aj spoločnosť Letmo spolu s ďalším podobným produktom tejto triedy – prídavnými motormi Attitude.
V súvislosti s vývojovými trendami pomoci ľudí s narušenou motorikou je nutné, ako nás upozornil M. Zeman, jedno vysvetlenie (upresnenie). Keďže je naša otázka jednoznačne definovaná, nebudeme sa zaoberať exoskeletonmi a neuroimplantátmi, ktoré zaiste výrazne ovplyvnia mobilitu všetkých paraplegikov. „Hudbou“ ďalekej budúcnosti v tejto oblasti môže byť, že biorobotika postaví na nohy každého človeka s narušenými motorickými funkciami. To by sme však potom pokojne mohli zájsť v našom „vizionárstve“ ešte ďalej. Deti sa budú rodiť iba zdravé, choroby budú zlikvidované a pri úraze sa kosť, sval, šľacha, nervové spojenie vymenia za umelé.
■ Jestvujúce technológie treba presunúť k vozíkom
Vráťme sa radšej do bližšej budúcnosti. Predmetom nášho záujmu sú teda len invalidné vozíky. Vieme, že ich budúcnosť je nutne spojená s ďalším prepájaním sveta mechanických a elektrických vozíkov. A sme presvedčení aj o tom, že ľuďom vo vozíku v blízkej budúcnosti, ako uviedol M. Zeman, odpadne mnoho úloh vďaka už dnes známemu pojmu Internet vecí (angl. Internet of Things, skratka IoT).
V informatike ide o označenie pre prepojenie vstavaných zariadení s internetom. Prepojené zariadenie by malo byť najmä bezdrôtové a malo by priniesť nové možnosti vzájomnej interakcie nielen medzi jednotlivými systémami. Tiež by malo vytvoriť nové možnosti ich ovládania, sledovania a zabezpečenie pokročilých služieb.
„Ak teda človek vo vozíku príde na úrad, k lekárovi, na zastávku alebo do shopping centra, jeho prostá prítomnosť spustí určité (konkrétne) automatické pochody. Privolanie výťahu, upozornenie obsluhy alebo príprava vodiča na vysunutie plošiny sa stane základnou funkcionalitou systému. Rovnako tak odblokovanie zámku na vozičkárskej toalete môže byť nadviazané na blízkosť pohybu vozíka, napr. do troch metrov,“ vysvetľoval „protokoly“ IoT Mirek Zeman.
S úsmevom dodal, že samozrejme by všetkých potešilo, keby čo najkratšia budúcnosť zaznamenala automatické morálne posunutie nášho správania tak, aby vozičkárska toaleta nemusela byť zamykaná vôbec.
Internet vecí je už teraz ľahko dostupná technológia a preto horizont jej použitia rozhodne nebude dvadsať rokov. Ďalšími benefitmi IoT je hlásenie núdzového volania používateľa vozíka, lokalizácia v teréne alebo monitoring pre včasný preventívny servis, prípadne diagnostiku vozíka.
„Keď sa viac zameriame na hybridný mechanický/elektrický vozík, opäť je budúcnosť už teraz krásne viditeľná. Napr. rozpoznávania tváre u dvoch posledných verzií iPhonov spoločnosti Apple znamená, že telefón jednoznačne „vidí“ a chápe typy a pohyby mimických svalov a pohyby očí. Teda stačí telefón správne umiestniť pred oči užívateľa/vozičkára a telefón bude nielen komunikačným nástrojom bez použitia dotyku rúk. Stane sa aj ovládačom vozíka, pri rozšírených aplikáciách povedzme aj celej domácnosti. Opäť sa ale nebavíme o budúcnosti vzdialenej, ale o najbližších niekoľkých rokoch,“ zdôraznil M. Zeman.
„PREHADZOVAČKA“ V OBRUČI KOLESA
V tej vzdialenejšej budúcnosti môžeme „hľadať“ nové, ešte ľahšie, no zároveň pevnejšie materiály na výrobu vozíkov. V súčasnosti hmotnosť najľahšieho prenastaviteľného vozíka s pevným rámom na svete (Krypton od 6,2 kg – v ponuke spoločnosti Letmo, (obrázok vľavo) určite bude minimálne raz v najbližšej dekáde prekonaná. Je to len otázka času a ochoty poskytnúť nové materiály aj do oblasti výroby kompenzačných pomôcok pre ľudí so zdravotným postihnutím.
A teraz ďalšie uľahčenie života vo vozíku. Prvé modely systému mechanického nanoprevodu už boli vytvorené aj na Slovensku (Žilinská univerzita). Preto by v budúcnosti nemal byť problém pomocou nanotechnológie vytvoriť systém prevodov pre mechanický invalidný vozík. Zabudovaný by bol v obruči kolesa a plnil by funkciu ako „prehadzovačka“ na bežnom športovom bicykli.
■ Jasne definované riziká sú brzdou rozvoja
„Predikovať budúcnosť by sa dalo ďalej a ďalej, ale máme tu niekoľko jasne definovaných rizík, ktoré musíme „ľahko“ vyriešiť. Tak teda, ťažko je „siahať“ si na budúcnosť, keď zárobok vozičkára je nútene limitovaný, lebo inak nebude mať nárok na vozík, príspevok na auto a pod. A je ťažké si predstaviť akúkoľvek samoriaditeľnosť vozíkov, keď by bariéry na chodníkoch privádzali ku kolapsu každého amerického inžiniera,“ takto M. Zeman „ohodnotil“ snahu hľadať alternatívne podoby mechanických invalidných vozíkov o desať či dvadsať rokov.
A to je skutočne zásadný problém, ktorý môže roztrhnúť reťaz uplatňovania vyvinutých moderných technológií v praktickom živote. Veda bude akceptovať požiadavky ľudí s narušenou mobilitou, výrobná spoločnosť ponúkne špičkový produkt na trh. No poisťovne ho odmietnu spolufinancovať. Najradšej totiž predpisujú najlacnejšie, hoci najťažšie a pre pacientov najnevhodnejšie invalidné vozíky. Veď treba šetriť… Aby sa pokryli náklady „úradníckej“ administratívy a plánovaný zisk zdravotných poisťovní (čo je tak trochu choré). Takže na Slovensku peniaze a nie pomoc vyspelej technológie rozhodujú o tom, či si aj reálne siahneme na budúcnosť.
