پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا نوعی اسکلت بیرونی منفعل و متکی به کابل طراحی کرده‌اند که افزون بر حمایت از حرکت عمودی هنگام بلند کردن اجسام به حرکات چرخشی تنه نیز کمک می‌کند. حرکات چرخشی و پیچشی به ویژه در زمینه‌های خاصی از کار دستی مانند جمع‌آوری زباله و حمل بار وجود دارد. در بسیاری از موارد این حرکات می‌تواند ناخوشایند و شدید باشد و منجر به صدمات و همچنین کمردرد شود. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
اسکلت های بیرونی منفعل و فعال
اسکلتهای بیرونی که مدت‌ها در فیلم‌های علمی تخیلی به تصویر کشیده می‌شدند، در چند سال گذشته به واقعیت تبدیل شده و وارد بازار شدند. بیشتر اسکلتهای بیرونی دارای طراحی به اصطلاح منفعل هستند و با استفاده از عناصر غیر الکتریکی مانند فنر به کاربر کمک میکنند.
اسکلتهای بیرونی فعال که از قطعات الکترونیکی و موتورهای برقی استفاده میکنند هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. آنها معمولاً بزرگ و سنگین هستند و برای انتقال وزن از بدن به زمین به ساختارهای سفت و محکم متکی هستند. پوشیدن بیشتر اسکلتهای بیرونی فعال شبیه به یکی شدن با لیفتراک است و کاربر را برای بلند کردن وزنه به یک سطح عمودی محدود میکنند.
اسکلت بیرونی ABX
آرون یانگ، پژوهشگر مؤسسه فناوری جورجیا، به همه این دلایل اسکلت بیرونی ABX را طراحی کرد. این اسکلت بیرونی هیچ ساختار سفت و محکمی ندارد و هیچ تماسی با کف پیدا نمی‌کند. اگر کاربر ایستاده باشد، هیچ اتفاقی نمی‌افتد؛ جز افزودن ۱۴ پوند به پاهایش. اما اگر کاربر منحرف شود ABX کمک می‌کند تا فرد تنه خود را بچرخاند.
بیشتر اسکلتهای بیرونی فعال از حرکت عمودی پشتیبانی میکنند. حرکات چرخشی و پیچشی نیز در همه جا وجود دارد، به ویژه در زمینه‌های خاصی از کار دستی مانند جمع‌آوری زباله و حمل بار. به گفته یانگ در بسیاری از موارد این حرکات می‌تواند ناخوشایند و شدید باشد و منجر به صدمات و همچنین کمردرد شود. کمردرد نیز به نوبه خود به نیروهای فشاری و برشی که به ستون فقرات اعمال می‌شود ارتباط مستقیم دارد.
پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا در طراحی اسکلت بیرونی خود به دنبال راهی برای کاهش فشار بارها بر روی مفاصل ستون فقرات بودند. پوشیدن این اسکلت بیرونی کمی شبیه پوشیدن یک کوله‌پشتی است. ابتدا دو موتور به دور ران‌ها پیچیده می‌شوند. سپس این موتورها به پشت شانه‌های مخالف متصل می‌شوند؛ هر کدام دارای کابل ویژه خود هستند. هنگامی که اسکلت بیرونی تشخیص داد کاربر از حالت خم شدن بالا می‌آید با اعمال کشش از طریق کابل‌ها، به کاربر کمک می‌کند.
کمک به چرخش تنه
از آنجا که کابل‌های مورب دارای حرکت افقی نیز هستند، کششی بر روی تنه اعمال میکنند که می‌تواند به چرخاندن فرد از یک طرف به طرف دیگر کمک کند. در آزمایش‌‌ها، پژوهشگران نشان دادند هنگامی که یک کاربر وزنه‌ای را از زمین به یک طرف می‌چرخاند، ABX فعالیت عضلات پشت کاربر را به طور متوسط ۱۶ درصد کاهش می‌دهد، که توسط حسگرهای الکترومیوگرافی (EMG) اندازه‌گیری شد. هنگامی که کاربر وزنه ها را به طور متقارن، مستقیم از زمین بلند می‌کند، در این وضعیت حرکت عضلانی ۳۷ درصد کاهش می‌یابد. این میزان کمک، قابل مقایسه با طرح‌های فعال و سفت‌تر است.
پوشیدن این اسکلت بیرونی مانند بستن دو عضله اضافی به بدن است، ماهیچه‌هایی غیر متعارف که به طور مستقیم از پشت به سمت پا حرکت میکنند.
موتورها کابل‌ها را با قدرت بسیار کمتری نسبت به ماهیچه‌های بدن می‌کشند. با این حال، کابل ها بسیار دورتر از مفاصل قرار گرفته‌اند. با این موقعیت، کابل‌ها از اهرم و مزیت مکانیکی بیشتری برخوردار می‌شوند و به کاربر اجازه می‌دهند خروجی کلی عضلانی خود و در نتیجه بار روی ستون فقرات را کاهش دهند.
به گفته یانگ، صرف نظر از عملکرد کلیABX ، طبیعت انعطاف‌پذیر و نامتقارن است که آن را منحصر به فرد می‌کند. در حال حاضر هیچ اسکلت بیرونی فعال دیگری وجود ندارد که برای پیچاندن و چرخش بدن در طیف وسیعی از حرکات کمک کند.
یانگ در حال حاضر به دنبال همکاری با شرکای صنعتی برای توسعه بیشتر اسکلت بیرونی ABX است. او سامانه کنترلی را نقطه‌ای برای بهبود در کارهای آینده می‌داند. در حال حاضر، هنگامی که فردی بالاتنه خود را از حالت خم شده بالا می‌آورد، کابل ها به سادگی با کشش ثابت کشیده می‌شوند. اما باید بتوان سامانه را مجبور به تشخیص اقدامات مختلف کاربر کرد تا کشش را متناسب با آن تنظیم کند.
بیشتر بخوانیم:
>> تلاش پژوهشگران دانشگاه میشیگان برای ساخت یک اسکلت بیرونی توان افزا
>> MATE-XT، کاربردهای جدید اسکلتهای بیرونی در صنعت
منبع: techxplore.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
