اکنون اسکلت‌های بیرونی رباتیک تنها بخشی از داستان‌های علمی تخیلی نیستند، بلکه بخشی از واقعیت دنیای ما هستند. Julian Pinto که اندام تحتانی او به طور کامل فلج شده است، در افتتاحیه جام جهانی ۲۰۱۴ در برزیل با اسکلت بیرونی رباتیکی که توسط گروهی متشکل از ۱۵۰ پژوهشگر ساخته شده بود، تاریخ‌ساز شد.
صنعت اسکلت بیرونی رباتیک با توسعه موارد استفاده بیشتر در صنایع جدید در حال رونق است و کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند ارزش آن تا سال ۲۰۲۵ به ۱٫۸ میلیارد دلار خواهد رسید. در ادامه حقایقی جالب در مورد اسکلت های بیرونی را بیان خواهیم کرد. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
اسکلت بیرونی چیست؟
اسکلت بیرونی یک وسیله پوشیدنی است که در کنار کاربر کار می‌کند تا قدرت او را افزایش دهد و عملکرد او را تقویت کند. به طور معمول روی بدن پوشیده می‌شود. اسکلت‌های بیرونی از ترکیبی از رباتیک و بیومکاترونیک برای ایجاد استقلال بدن استفاده می‌کنند و برای ارائه پشتیبانی طراحی شده‌اند. در توانبخشی فیزیکی، آنها به بیماران کمک می‌کنند تا مهارت‌ها را دوباره بیاموزند. در ساخت و ساز، مقدار انرژی مصرف شده را کاهش می‌دهند و کارهای تکراری را آسان می‌کنند. و در ارتش، از آنها برای کمک به سربازان برای حمل بارهای سنگین در مسافت‌های طولانی‌تر استفاده می‌شود.
نخستین دستگاه شبیه اسکلت بیرونی توسط یک مخترع روسی معروف به نیکلاس یاگن در سال ۱۸۹۰ اختراع شد. این دستگاه دارای طراحی فنری بود که قرار بود توسط ارتش برای دویدن و پریدن استفاده شود، اما به تولید نرسید. این تنها آغازی بود که بعدها به یک صنعت رو به رشد تبدیل شد. در سال ۱۹۶۰ جنرال الکتریک یک اسکلت بیرونی ۱۵۰۰ پوندی به نام هاردیمن ساخت. متأسفانه، خیلی سنگین و بزرگ بود، بنابراین پروژه به حالت تعلیق درآمد.
در سال ۲۰۰۰، مهندسان دانشگاه کالیفرنیا برکلی، با حمایت آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (دارپا)، یک جفت پای رباتیک ساختند که قرار بود انرژی مصرف شده در حمل بارهای سنگین در فواصل طولانی را کاهش دهد. درنهایت، نقطه موفقیت‌آمیزی در طرح‌های اسکلت بیرونی عملکردی رخ داد.
امروزه اسکلت‌های بیرونی رباتیک متنوع‌تر شده‌اند و با طرح‌های پیچیده و پیشرفته با ویژگی‌ها و کاربردهای مختلف ساخته می‌شوند. برای نمونه، شرکت Ekso Bionics اسکلت‌های بیرونی مورد استفاده برای توانبخشی عصبی، پژوهش‌های نظامی و مصارف صنعتی می‌سازد.
دسته بندی اسکلت های بیرونی
تمام بدن: این اسکلت بیرونی همه بدن را می‌پوشاند و برای تقویت قدرت در ارتش و توانبخشی استفاده می‌شود.
اندام فوقانی: اسکلت بیرونی اندام فوقانی رباتی است که از بازوها و به طور بالقوه بالاتنه حمایت می‌کند. می‌تواند بیشتر به مفاصل شانه، مفاصل آرنج، مچ دست و حتی انگشتان تقسیم شود.
اندام تحتانی: این یک اسکلت بیرونی است که برای حمایت از پاها استفاده می‌شود. در پیکربندی‌های مختلف مانند لگن، زانو، یا تنها مچ پا، لگن-زانو، زانو-مچ پا، یا باسن-زانو-مچ پا وجود دارد.
۹ حقیقت جالب در مورد اسکلت های بیرونی پزشکی و سایر اسکلت های بیرونی
۱- توانبخشی با اسکلت بیرونی یکی از بهترین راه‌ها برای یادگیری مجدد راه رفتن برای بیماران مبتلا به مشکلات حرکتی است.
اسکلت‌های بیرونی راه رفتن طبیعی را در طول توانبخشی شبیه‌سازی می‌کنند که سبب ایجاد سیگنال‌های مغزی قدرتمندی می‌شود و به لطف انعطاف‌پذیری مغز، می‌تواند به بیماران کمک کند توانایی راه رفتن خود را بازیابی کنند. اسکلت‌های بیرونی نیز با استفاده از درایوهایی در مفاصل ران و زانو که پاهای کاربر را حرکت می‌دهند، راه رفتن طبیعی را شبیه‌سازی می‌کنند. اسکلت بیرونی می‌تواند توسط بیمار به طور مستقل یا با کمک یک درمانگر استفاده شود. آنها حاوی یک برنامه از پیش طراحی شده هستند که به درمانگران کمک می‌کند تا سطح سرعت و قدرت را بر اساس نیازهای بیمار کنترل کنند. اسکلت‌های بیرونی را می‌توان با تنظیم اندازه برای افراد مختلف سفارشی کرد.
۲- آموزش با اسکلت بیرونی بر سلامت روان بیمار تأثیر مثبت دارد.
بیمارانی که با اسکلت بیرونی تمرین می‌کنند، تنها پس از چند جلسه، بهبود وضعیت خلقی، روحیه و سلامت روانی را تجربه می‌کنند. این می‌تواند ناشی از توانایی مکالمه چشم در چشم با افراد دیگر باشد. اسکلت‌های بیرونی همچنین به بیمارانی که به طور کامل بی‌حرکت شده‌اند امید می‌دهند، زیرا می‌توانند در طول تمرین دوباره راه بروند.
ایستادن در موقعیت عمودی فوایدی مانند بهبود گردش خون و حجم ریه نیز دارد که به سلامت کلی کمک می‌کند. اسکلت‌های بیرونی تمرین را هیجان‌انگیزتر می‌کنند، زیرا روشی بسیار پیشرفته‌تر برای توانبخشی هستند و به بیماران اعتماد به نفس می‌دهند که می‌تواند افسردگی و سایر مشکلات سلامت روان را کاهش دهد.
۳- برخی از مدل‌های اسکلت بیرونی را می‌توان با افکار بیمار کنترل کرد.
اسکلت‌های بیرونی به طور معمول انواع مختلفی از سامانه‌های کنترلی مانند دکمه‌ها، تبلت‌ها و عصاهای هوشمند دارند که به بیمار کمک می‌کند میزان حمایتی که از اسکلت بیرونی دریافت می‌کند را کنترل کند. پیشرفته‌ترین روش کنترل در جهان امروز یک رابط فعالیت مغزی است که به بیماران اجازه می‌دهد اسکلت بیرونی را با استفاده از افکار خود فعال کنند. این موجب بهبود انعطاف‌پذیری عصبی می‌شود و ممکن است به بهبودی سرعت ببخشد.
برخی اسکلت‌های بیرونی دارای کنترلر‌هایی هستند که به پزشکان در تعیین اهداف و تغییر سطوح کمک برای بیماران مختلف کمک می‌کنند. فیزیوتراپیست‌ها همچنین می‌توانند به راحتی به پایگاه داده دستگاه پزشکی برای تجزیه و تحلیل الگوهای حرکتی پیچیده و ثبت پیشرفت بیمار دسترسی داشته باشند.
۴- برخی از اسکلت‌های بیرونی با استفاده از موادی مشابه هواپیما ساخته می‌شوند.
اسکلت‌های بیرونی از مواد مختلفی در ساخت خود استفاده می‌کنند. رایج‌ترین آنها فیبر کربن و فلز است. برخی دیگر، از موادی مانند آلیاژهای فولادی و آلومینیوم که سنگین و سفت هستند ساخته می‌شوند. همه‌ی مواد اسکلت بیرونی باید به اندازه کافی قوی باشند تا در حالت عمودی از بیماران حمایت کنند.
۵- اسکلت بیرونی مختص اندام تحتانی نیست.
آیا می‌دانستید که انواع مختلفی از اسکلت بیرونی وجود دارد؟ همانطور که در بالا مشخص شد، اسکلت‌های بیرونی به اسکلت بیرونی تمام بدن، بالاتنه و پایین‌تنه تقسیم می‌شوند. اسکلت‌های بیرونی همچنین می‌توانند قسمت خاصی از بدن مانند لگن، زانو، آرنج و حتی انگشت را بپوشانند.
۶- اسکلت بیرونی در صنایع پزشکی، نظامی، ساختمانی و خودروسازی استفاده می‌شود.
دو نوع اسکلت بیرونی وجود دارد. اسکلت بیرونی پزشکی و اسکلت بیرونی صنعتی. اسکلت بیرونی پزشکی به طور معمول در توانبخشی برای کمک به بیماران برای بازیابی تحرک استفاده می‌شود، در حالی که اسکلت بیرونی صنعتی برای تقویت عملکرد انسان کاربرد دارد. اسکلت‌های بیرونی صنعتی برای آسان‌تر کردن کار برای کاربر طراحی شده‌اند.
اسکلت بیرونی صنعتی برای نخستین بار در دهه ۱۹۰۰ زمانی که در ارتش مورد استفاده قرار گرفت توسعه یافت. آنها از آن زمان تاکنون کاربردهایی در ساخت و ساز، خودروسازی و کشاورزی پیدا کرده‌اند. آنها بسیار رواج یافتند به طوری که اسکلت بیرونی بخشی از تجهیزات حفاظت شخصی (PPE) برای برخی از شرکت‌های خودروسازی مانند فورد در نظر گرفته می‌شوند.
۷- اسکلت‌های بیرونی برای نخستین بار در سال ۱۹۱۹ معرفی شدند.
بسیاری از مردم فکر می‌کنند اسکلت بیرونی یک ایده قرن بیست و یکم است، اما در حقیقت، حتی در قرن بیستم نیز وجود داشت. اسکلت‌های بیرونی برای نخستین بار در The Master Mystery که یک فیلم صامت اسرارآمیز آمریکایی محصول ۱۹۱۸ است به تصویر کشیده شد.
۸- از اسکلت بیرونی در ورزش استفاده می‌شود.
جدا از کاربردهای پزشکی و صنعتی، اسکلت‌های بیرونی کاربرد جدید و سرگرم کننده‌ای در دنیای ورزش پیدا کرده‌اند. هر چقدر هم که دیوانه به نظر می‌رسد، Jonathan Tippett در حال راه‌‌اندازی یک مسابقه‌ی اسکلت بیرونی است که در آن بازیکنان یک ربات ۱۴ فوتی را کنترل و با یکدیگر رقابت می‌کنند. برای کنترل این ربات باید از حرکات پا، بازو و دست استفاده کرد. انرژی آن توسط یک باتری لیتیوم یونی تأمین می‌شود و می‌تواند با سرعت ۲۰ مایل در ساعت حرکت کند. از این ورزش به عنوان مسابقه مکانیکی یاد می‌شود.
۹- می‌توانید از اسکلت‌های بیرونی برای حجیم شدن استفاده کنید.
Skeletonics اسکلت‌های بیرونی ۱۰ فوتی ایجاد می‌کند که شما را به یک غول تبدیل می‌کند. بدون استفاده از باتری یا موتور، تمام مفاصل و اندام‌ها، از جمله انگشتان، می‌توانند با دقت و به صورت مکانیکی حرکت کنند. آنها از انرژی جنبشی به جای الکتریسیته برای تأمین انرژی اسکلت‌های بیرونی استفاده می‌کنند.
درست زمانی که همه چیزهایی را که باید درباره اسکلت های بیرونی بدانید، یاد گرفتید، یک اسکلت بیرونی جدید یا یک مورد استفاده جدید ایجاد می‌شود. این زیبایی حضور در یک صنعت در حال توسعه و با رشد سریع است.
>> چرا فیزیوتراپی برای مدیریت درد مهم است؟
>> آشنایی با دستگاه های کمک حرکتی برای توانبخشی سکته مغزی
منبع: eksobionics.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»
