Open Bionics verfolgt eine „heroische“ Robotik-Mission

Für das Engineering-Team von Open Bionics kann Psychologie ein ebenso wichtiges Instrument der Produktentwicklung sein wie das mechanische Design.

Open Bionics mit Sitz in Bristol, England, ist der Erfinder des „Hero Arm“, einer leichten, 3D-gedruckten, fortschrittlichen Robotergliedmaße mit einer Hand mit mehreren Griffen. Vielleicht auffälliger als die lebensverändernde Technologie ist die peppige, dekorative Außenhülle des Geräts. Die Prothetik hat helle, farbenfrohe Magnethüllen, die wie austauschbare Brillengestelle herausspringen. Benutzer können ihre Kleidung, „Persönlichkeit und Stimmung“ mit über 50 Designs, Farben und Texturen an ihre Roboterarme anpassen — oder sie können lizenzierte Marvel-, Star Wars- und Disney-Charaktere wie Iron Man, R2D2 oder Elsa aus „Die Eiskönigin“ wählen.

Einer der Slogans des Unternehmens lautet „Aus Behinderungen werden Superkräfte“.

„Vor einer Generation haben wir als Gesellschaft Konformität sehr geschätzt. Jeder wollte gleich aussehen. Und deshalb sah man viele Armprothesen, die versucht haben, sich einzufügen — sie versuchten, menschlich auszusehen „, bemerkt Samantha Payne, Mitbegründerin und COO von Open Bionics. „Aber als Ingenieure konnten wir das Aussehen nicht ganz richtig hinbekommen. Es ist wirklich cool, dass wir im Laufe der Zeit begannen, Individualismus und Selbstentfaltung zu feiern. Und genau das ermöglicht der Hero Arm seinen Benutzern.“

„Diese Erkenntnisse kamen aus den Benutzerworkshops. Die Benutzer wollten also unbedingt ein Gerät tragen, das sie als angenehm empfanden „, fügt sie hinzu. „Und wir sind wirklich stolz darauf, in dieser Hinsicht Pionierarbeit zu leisten.“

Abgesehen von der Mode bestand eines der Gründungsziele von Open Bionics darin, den Preis für bionische Waffen radikal zu senken, um sie der Öffentlichkeit zugänglicher zu machen. Laut Payne können sich weniger als 1% der erwachsenen Amputierten die High-End-Geräte leisten, die je nach Modell bis zu 100.000 US-Dollar kosten können. Die 3D-gedruckten Arme von Open Bionics kosten nach Angaben des Unternehmens fünfmal weniger als herkömmliche Roboterprothesen.

Jeder Hero Arm ist **benutzerdefiniert** auf den Benutzer zugeschnitten, wobei die Handgelenke und Hände in verschiedenen Größen angeboten werden. Kinder ab 8 Jahren haben Anspruch auf eine. Das Gerät verwendet myoelektrische Sensoren, die die zugrunde liegenden Muskelkontraktionen erkennen, die von bestimmten Muskelgruppen im Oberarm ausgelöst werden. Die elektrischen Signale des Körpers werden dann verstärkt und in intuitive und proportionale bionische Handbewegungen umgewandelt.

Die Hero Arm-Nutzerin Kim Smith aus Buckinghamshire, Großbritannien, schreibt der 3D-gedruckten Prothese zu, dass sie ihr geholfen hat, einen Teil der Unabhängigkeit zurückzugewinnen, die sie 2018 verloren hatte, als sie an Sepsis erkrankte und alle vier Gliedmaßen amputiert werden mussten, um ihr Leben zu retten. „Es ist einfach unglaublich, was ich kann“, sagt sie. „Ich kann meine eigenen Haare und Zähne putzen. Ich kann mit einer Gabel essen und die Schaltfläche an meinem Elektrorollstuhl betätigen. Ich kann sogar meinen Enkel Oliver mit der Faust schlagen.“

Jonathan Raines, Forschungs- und Entwicklungsleiter bei Open Bionics, sagt, es sei äußerst erfreulich, mit Hero Arm-Benutzern zu interagieren und zu sehen, wie sich seine technische Arbeit direkt auf das Leben der Menschen auswirkt — ein Gefühl, das er zu Beginn seiner Karriere bei der Entwicklung von Düsentriebwerken nicht hatte.

„Eine meiner liebsten Erinnerungen ist, als wir einem unserer Botschafter einen der ersten Arme anlegten und zufällig einen Stressball auf dem Schreibtisch hatten. Sie hat es einfach hochgeworfen und aufgefangen. Der schockierte Ausdruck in ihrem Gesicht, als sie merkte, dass sie es mit ihrer Roboterhand gefangen hatte, war unglaublich, ", erinnert er sich.

Cloudnativ Tools für die Zusammenarbeit beschleunigen das Design

Raines, der erste Maschinenbauingenieur, der 2015 bei Open Bionics eingestellt wurde, verwendete zunächst Blender — ein 3D-Modellierungstool, das sich besser für Animationen und Videospiele eignet — für das Produktdesign. Zwei Jahre später, als das Produktentwicklungsteam wuchs, wollte das Startup auf ein professionelles CAD-Programm umsteigen.

Raines erinnert sich, dass er sich ursprünglich für Onshape — eine cloudnativ Plattform, die CAD mit integriertem Produktdatenmanagement kombiniert — interessiert hat, weil sie für Startups mit knappen Budgets erschwinglich ist. Der Preis für das Jahresabonnement von Onshape, das regelmäßige Software-Upgrades ohne zusätzliche Kosten beinhaltet, lag unter der jährlichen Wartungsgebühr des konkurrierenden Anbieters (zusätzlich zum Kauf von CAD).

Noch wichtiger war jedoch, dass sich schnell herausstellte, dass die Echtzeit-CAD-Tools für die Zusammenarbeit von Onshape die Kommunikation zwischen den Mechanik-, Elektro- und Firmware-Ingenieuren des Unternehmens besser rationalisieren konnten.

„Als wir Blender hatten, arbeiteten fünf Leute an verschiedenen Teilen“, erinnert sich Raines. „Und es war okay, solange wir in verschiedenen Dateien arbeiteten — der Finger in einer Datei, die Handfläche in einer anderen und der Daumen in einer anderen. Solange du die Arbeit so aufgeteilt hast, war es toll. Aber wenn zwei Personen auf der Handfläche arbeiten mussten, war das eine Katastrophe. Das bedeutete im Grunde, dass sie beide ihre Arbeit machten, jemand speicherte und dann musste die andere Person sitzen und all ihre Arbeit in dieselbe Datei kopieren.“

Mit der Funktion zur gleichzeitigen Bearbeitung von Onshape sieht jedes Teammitglied eine Designänderung sofort für alle anderen Teammitglieder. Ein umfassender Bearbeitungsverlauf verfolgt, wer welche Änderungen wann vorgenommen hat, sodass Teams bei Bedarf jederzeit zu einer früheren Entwurfsphase zurückkehren können.

Laut Payne bietet die Mehrbenutzerumgebung von Onshape den internen Stakeholdern des Unternehmens außerdem rund um die Uhr Projekttransparenz, ohne dass auf geplante formelle Design-Prüfungen gewartet werden muss.

„Das Tolle an Onshape ist, dass es uns als Führungsteam ermöglicht, unsere Fortschritte auf unserer Produkt-Roadmap zu prüfen“, sagt sie. „So können wir 3D-Modelle live prüfen, während sie bearbeitet werden, wir können Vorschläge machen und wir können wirklich gute Einblicke bekommen, wo wir mit R & D stehen.“

Payne fügt hinzu, dass dieselben Tools für die Zusammenarbeit perfekt für die R & D und die Produktionsteams in Großbritannien geeignet sind, um die neuesten bionischen Armdesigns mit ihren klinischen Teams vor Ort und mit ihrer US-amerikanischen Klinik in Denver, Colorado, zu teilen.

Onshape-Konfigurationen sparen viel Konstruktionszeit

Der Hero Arm ist in zwei verschiedenen Handgelenkgrößen und drei verschiedenen Handgrößen erhältlich, sodass er den meisten Kindern ab 8 Jahren und den meisten Erwachsenen gerecht wird. Das Konfigurationen -Tool von Onshape ermöglicht es Teams, die Maße einzufügen und Handdesigns in verschiedenen Größen sowie in den Versionen für Rechts- und Linkshänder zu automatisieren.

Raines sagt, dass Onshape die Designzeit für Hero Arm-Varianten um mehr als 75% reduziert hat, verglichen mit der vorherigen Anforderung seines Teams, jede neue Handgröße von Grund auf neu zu erstellen.

„Konfigurationen sind ein großer Lebensretter“, sagt er. „Früher brauchten wir für jedes dieser Dinge eine separate Datei, und jedes Mal, wenn wir eine Änderung vornahmen, musste ich sie noch fünf Mal vornehmen. Es ist also einfach eine enorme Zeitersparnis.“

Darüber hinaus ist Raines der Funktion Verzweigung and Merging von Onshape zu verdanken, dass es seinem Team ermöglicht hat, furchtlos alternative Designideen zu erkunden, ohne das Risiko einzugehen, das Originalmodell zu beeinträchtigen. Ingenieure können mit ihren eigenen „Zweigen“ eines Kerndesigns experimentieren und später die besten Elemente aus mehreren Designs zusammenführen — mit der Gewissheit, dass sie bei Bedarf sofort zu einer vorherigen Phase zurückkehren können.

„Wir erzeugen gerne viele Konzepte und drucken sie aus und zeigen sie dann den Benutzern, anzeigen sie den Prothetikern und fragen: ‚Was ist gut daran? Was ist schlecht? ' Dann nehmen wir dieses Feedback auf und nehmen einige Anpassungen vor „, sagt er.

„In Onshape ist es einfach, zwischen den Designzweigen hin- und herzuwechseln und zu sehen, wo die Unterschiede liegen“, fügt Raines hinzu. „Sie können sehen, das ist Konzept eins, das ist Konzept zwei, das ist Konzept drei. Und Sie können Ihre Änderungen vornehmen, ohne sich Sorgen machen zu müssen, dass Sie die Arbeit anderer durcheinander bringen.“

Fortschrittliche Roboterprothetik der breiten Masse zugänglich machen

Bis 2023 wurden mehr als 450 Hero Arms Benutzern in Australien, Frankreich, Irland, den Niederlanden, Neuseeland, den Vereinigten Staaten und dem Vereinigten Königreich zugeordnet. Open Bionics hat gerade eine erfolgreiche Crowdfunding-Kampagne im Wert von 1,87 Millionen $ (1,57 Millionen £) abgeschlossen, um den Hero Arm im kommenden Jahr in 10 neuen Ländern auf den Markt zu bringen.

„Die Kampagne diente eigentlich dazu, das, was wir bereits tun, noch weiter voranzutreiben, aber auch, um mit der Arbeit an der Zukunft unserer R & D-Roadmap zu beginnen“, sagt Payne und erklärt, dass das Unternehmen derzeit an der Prothetik der oberen Extremitäten festhält, aber offen dafür ist, in Zukunft auch andere bionische Anwendungen zu erproben.

Während Open Bionics neue Märkte für den Hero Arm findet, geht Payne weiter davon aus, dass Onshape eine Schlüsselrolle dabei spielen wird, das Unternehmen bei der Erreichung seiner Ziele zu unterstützen.

„Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, das Leben der Menschen zu verändern. Und das bedeutet, dass wir uns weiterhin auf neue Technologien, neue Dienstleistungen und neue Innovationen konzentrieren müssen, damit wir unsere Produkte für alle zugänglich machen können „, sagt sie. “ Open Bionics ist hier, um Produkte zu entwickeln, die den menschlichen Körper verschönern, und wir sehen, dass Onshape eine wichtige Rolle in R & D spielt, da es die Plattform der Wahl ist, um jedes Standard-Bauteil zu entwerfen, das in 3D gedruckt wird.“