Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> ATRAKTIVNÍ PROJEKTY Inteligentní rosničky v Alpách
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

ATRAKTIVNÍ PROJEKTY Inteligentní rosničky v Alpách

Ta myšlenka visela ve vzduchu po celá desetiletí, ale její čas přišel až nyní. Její koncept je jasný – využijme precizní předpovědi počasí k perfektnímu řízení budovy. To především znamená, že když se blíží ochlazení, automaticky se dům začne vytápět tak, aby se v interiéru vytvořila příjemná tepelná pohoda, a přitom se šetřilo energií.

Současná automatizační zařízení, která řídí vytápění budov, chod klimatizace nebo stahování rolet, vycházejí z momentální venkovní teploty a podle ní stanovují tepelný režim. Domovník ručně nastaví řídicí program jednak podle vlastní zkušenosti a jednak podle předpovědi, kterou zaslechne v rádiu nebo zahlédne v televizi. To je sice chvályhodný přístup, ale málo přesný. A nelze zautomatizovat.

Anotace
Futuristická Monte Rosa ve výši 2 882,7 metrů

Anotace
Nádherné scenerie masivu Monte Rosa

Futuristická Monte Rosa

Jako první vyzkoušejí nový projekt s „inteligentními rosničkami" vysoko nad Zermattem ve švýcarských Alpách.

Báječné lyžařské a v létě turistické možnosti zde nabízí okolí horské chaty Monte Rosa, pojmenované podle stejnojmenného horského velikána. První boudu zde postavili horalé už před 120 lety. Od té doby dodneška zde přenocovalo více než 332 tisíc lidí.

Vloni vykázalo toto zařízení, které patří Švýcarskému alpskému klubu, přes nestabilní povětrnostní podmínky 4 650 přenocování, což je téměř o 10 % víc než v předchozím roce. Tři čtvrtiny těchto pobytů se odehrály v létě. Odtud vede například nejkrásnější cesta na Dufour, nejvyšší horu Švýcarska.

Letos v létě zde začali s realizací atraktivního projektu - výstavbou nového horského hotelu. Tento plán se vyznačuje nejen zajímavým architektonickým řešením, ale především energetickým konceptem.

Před pěti lety spojili své síly prof. Andrea Deplazes z oddělení architektury na Vysoké škole technické ETH v Curychu a prof. Meinrad K. Eberle, rovněž z ETH, a založili Studio Monte Rosa v rámci vyučování architektury a konstrukce. Během čtyř semestrů vznikaly různé návrhy a řešení vysokohorské chaty, jež nakonec vyústily do podoby horského krystalu. Interdisciplinární projekt zahrnuje spolupráci průmyslu, vysoké školy a expertů Švýcarského alpského klubu. K tomu musíme přičíst vynikající spolupráci se švýcarskými meteorology. Výsledný návrh lze považovat za průsečík tradice a moderní technologie, jež se skloubily do pregnantní formy. Řešení odpovídá potřebám turistů i ekologickým nárokům.

Anotace
Takto se bude využívat vodní rezervoár.

Důraz na ekologii

I když nová chata bude mít větší spotřebu energie než ta původní, přesto bude produkovat výsledné emise CO2 nižší o více než dvě třetiny - vztaženo k přenocování. Jde o výsledek využívání obnovitelných zdrojů energie. Důležitá role patří také sezonnímu uskladnění vody z tajícího sněhu a jejímu vícenásobnému využití. Voda se bude shromaždovat v podzemní taverně nad chatou.

Asi 90 % energetické potřeby bude saturováno sluneční energií a přebytky budou ukládány do baterií, jež se budou využívat při zatažené obloze nebo v noci.   Základem je především fotovoltaika.

Celý energetický systém budovy bude řídit speciální program propojený s předpovědí počasí. Odtud tedy přirovnání s rosničkami předpovídajícími počasí. V dostatečném časovém předstihu budou zpracována meteorologická data a podle nich automaticky optimálně upravována energetika budovy.

Komfortní chata se 120 lůžky přivítá první nocležníky už příští podzim.

V lyžařském ráji

Zermatt se může pochlubit ještě jednou ekologickou stavbou, a to v oblíbeném lyžařském areálu Matterhorn glacier paradise, což je bez přehánění lyžařský ráj.

Z údolí je přístupný velkokapacitní lanovkou končící pod vrcholem Klein Matterhornu (3 883 m). A právě zde na výstupní stanici uvedou koncem letošního roku do provozu Glacier restaurant se 120 místy a ubytováním pro 40 alpinistů. Důmyslným technickým řešením je i uzavřený vodní okruh s čističkou.

Elektrické zásobování zajistí výlučně fotovoltaické zařízení pokrývající fasádu budovy směrem k jihu. Ve vysokohorském klimatu dosahuje toto zařízení díky čistému vzduchu a reflexi světla od sněhového povrchu vyšší účinnosti než běžně v údolí.

Karel Sedláček

Foto: Zermatt Turismus, Kurt Miller

Vizualizace: Studio Monte Rosa

UMĚLÁ RUKA ŘÍZENÁ MYŠLENKOU

Na 11. září roku 2005 Christian Kandlbauer nikdy nezapomene. Tehdy sotva osmnáctiletý automechanik byl zasažen elektrickým proudem o napětí 20 000 V. Zázrakem tuto nehodu přežil, ale lékaři mu museli amputovat obě ruce.

Podstoupil několik dalších operací a místo pravé ruky získal běžnou myoelektrickou protézu. Koncem roku nastoupil na pětiměsíční pobyt do rehabilitačního ústavu.

Anotace
Christian Kandlbauer se stal prvním Evropanem s umělou rukou, kterou řídí svými myšlenkami.

Vědecká a technická senzace

Christian sice dostal protézu místo pravé ruky, ale měl smůlu v tom, že mu lékaři museli amputovat s levou rukou také levý ramenní kloub, takže klasická náhrada nepřicházela v úvahu.

Univerzitní profesor Dr. Oskar C. Aszmann z klinického oddělení plastické a rekonstrukční chirurgie vídeňské Všeobecné nemocnice (AKH) se proto obrátil na vídeňskou pobočku německého koncernu Otto Bock s nápadem, jak mladíkovi pomoci.

Svou představu umělé ruky řízené lidskou myšlenkou neadresoval této firmě náhodnou. Naopak. Firma Otto Bock zaujímá ve světovém měřítku jedno z vedoucích míst ve výzkumu, vývoji a výrobě protéz. Má v tomto oboru dlouholeté zkušenosti a dosáhla zde také významných úspěchů při nasazování elektroniky a dalších moderních technologií.  

Prof. Aszmann přišel se svým návrhem na výrobu umělé ruky řízené impulzy, protože zjistil, že některá nervová spojení vedoucí z mozku k ruce zůstala intaktní a byla „převedena" k určitým svalům hrudního koše.

Vznikl multidisciplinární tým lékařů vídeňské nemocnice AKH, vývojových specialistů firmy Otto Bock a dalších expertů. Nastalo šest měsíců usilovných lékařských vyšetření a technických rešerší, přípravných testů, pokusů a modelování, až se podařilo vyrobit první prototyp.

Anotace
Schematické znázornění propojení nervů

Návrat do života

V prosinci roku 2006 provedli plastičtí chirurgové vídeňské AKH šestihodinovou operaci a zasloužili se o evropskou premiéru. Po prvních podobných operacích v USA se Christian Kandlbauer stal třetím člověkem na světě a prvním Evropanem s protézou ruky, jež je řízená jeho myšlenkou!

Cílem operace, na níž se podíleli prof. Frey, prof. Aszmann, prof. Kuiken a jako konzultant prof. Dumanian z Chicaga, byl selektivní transfer nervů.

Lékaři lokalizovali na hrudním koši pacienta ty svaly, do nichž vedly nervy z mozku a jež korespondovaly s pohyby levé paže. Na ně umístili senzory, které vysílají signály do protézy. Následoval mnohaměsíční trénink - svaly musely zesílit, aby mohly generovat dostatečně silné signály a posílat je do protézy. Delší čas si také vyžádal růst nervů. Výsledkem je fakt, že Christian dokáže svým myšlenkami řídit pohyby levé ruky.

„Po nehodě jsem byl odkázán jen na cizí pomoc," říká mladík. „Nyní jsem se mohl vrátit do autodílny."

Protéza se skládá ze sedmi pohyblivých kloubů, šesti řídicích senzorů, 18 elektrod a osmi elektrických mikropohonů.

Vývoj však pokračuje a předpokládá se, že sériová výroba bionických protéz by mohla začít za tři čtyři roky.

Anotace
Umělá ruka Airic

Vojáci mají zájem

Podobně jako v mnoha jiných oblastech, i v protetice se na výzkumu a dalším vývoji podílejí především vojáci.

Americké ministerstvo obrany finančně podporuje prostřednictvím agentury DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) největší světový projekt protetiky, tzv. Revolutionizing Prosthetics. V jeho rámci vyvíjí firma Otto Bock Healthcare Products v Rakousku společně s dalšími partnery novou generaci umělých rukou.

První fáze programu byla dotována 30,4 milionu dolarů Laboratoří pro užitnou fyziku  (APL) univerzity Johns Hopkins (JHU) ve městě Laurel ve státě Maryland.

Byla ustavena dvě konsorcia, v nichž se spojila nejlepší vědecko-výzkumná centra. Patří k nim také Arizona State University, Northwestern University a University of South California. Mezi dalšími jsou Johns Hopkins Medical Institutions a Oak Ridge National Laboratory.

Jejich úkolem je podstatně zlepšit technologii protetiky s důrazem na umělé náhrady rukou. Uvažuje se o protéze s 22 klouby a o velkém nasazení senzoriky.

Příroda jako inspirátorka

Kombinace mechatroniky a biologie slibuje nové možnosti automatizace pohybů, což v budoucnu výrazně přispěje i ke zdokonalování protetických výrobků.

Robot firmy Festo vypadá jako postava ze světa budoucnosti. Torzo postavy se dvěma antropomorfními pažemi s pěti prsty může rukou různě pohybovat.

Osvědčuje se například jako prodloužená ruka montéra nebo může být nasazen do prostředí, které je pro člověka nebezpečné. Nemusí jít jen o mořské dno nebo kosmický prostor, ale třeba o místnost zamořenou jedem.

Klíčovým elementem jsou pneumatické svaly. Festo je vyrábí pod názvem Fluidic Muscle. Jejich základem je membránový systém připomínající lidské svaly, jež pohybují kostní strukturou. Kosti umělé ruky jsou konstruovány počítačem a vytvářeny z polyamidu. Centrálním nositelem energie je přitom stlačený vzduch s pneumatickým efektem. To je i principem umělé ruky Airic, která má svalů třicet. Koordinaci pohybů umožňují nejmodernější mechatronické systémy a speciální software. Nyní se uvažuje o nasazení senzorů a kamer.

-ks-

Foto: Otto Bock, Festo

pressin@iol.cz

Další články

Zajímavosti ve vědě a technice

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: