پژوهشگران مؤسسه فناوری ایتالیا (IIT) و مرجع جبران خسارت کارگران ایتالیا (INAIL) نمونه‌های اولیه نوآورانه‌ای از اسکلت بیرونی رباتیک را برای مصارف صنعتی طراحی و ایجاد کرده‌اند تا کار در بخش‌های صنعتی و تولیدی را ایمن‌تر کنند. این دستگاه‌های رباتیک پوشیدنی، از طریق موتورهای الکتریکی و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، به کارگرانی کمک می‌کنند که درگیر سخت‌ترین کارهای فیزیکی هستند و تلاش لازم  برای انجام وظایف را تا ۴۰ درصد و درصد آسیب‌ها و صدمات در محل کار و اختلالات مزمن شغلی را کاهش می‌دهند.

پژوهشگران آزمایش نمونه‌های اولیه در سناریوهای واقعی را آغاز کرده‌اند و در حال برنامه‌ریزی برای توسعه بیشتر هستند تا در چند سال آینده به سطح فناوری مورد نیاز برای عرضه آنها به بازار دست یابند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

جلوگیری از آسیب های شغلی

در ایتالیا، آسیب‌های شغلی که بر سیستم اسکلتی عضلانی تأثیر می‌گذارد، شایع‌ترین شکایت در محل کار است: ۶۸ درصد از آسیب‌های شغلی گزارش شده مربوط به سیستم اسکلتی عضلانی است. از این درصد، بیشترین سهم (حدود ۴۱ درصد) مربوط به ستون فقرات است.

پژوهشگران IIT و INAIL با هم کار می‌کنند تا راه‌کارهایی برای کمک به کارگران بیابند. این فن‌آوری‌های رباتیک پوشیدنی جدید رایج‌ترین حوزه‌های نگرانی را مورد توجه قرار می‌دهند: نخستین مورد، به نام XoTrunk، پشتیبانی از کمر را فراهم می‌کند. دومی، XoShoulder، شانه‌ها را هدف قرار می دهد. و سومی، XoElbow، آرنج ها را تقویت می‌کند. پژوهشگران توزیع نیروها و فشار بیش از حد روی بدن را حین انجام وظایف خاص مورد مطالعه قرار دادند. آنها با استفاده از این اطلاعات، اسکلت‌های بیرونی جدیدی را طراحی کردند تا به فشارها و استرس‌ها پاسخ دهند و آسیب‌های اسکلتی عضلانی احتمالی را کاهش دهند. پژوهشگران به طور هم زمان تعامل میان بدن انسان و اسکلت‌های بیرونی را مطالعه کردند و اطلاعات مهمی را به دست آوردند که به آنها اجازه می‌دهد نمونه‌های اولیه را بهبود بخشند و آنها را برای عرضه به بازار آماده کنند.

انواع اگزواسکلتون ها

اگزواسکلتون XoTrunk برای کاهش فشار اعمال شده حین بارگیری مکرر برای وزن‌های تا ۲۰ کیلوگرم طراحی شده است و به طور کلی به تمام کارهایی اختصاص دارد که می‌توانند کمر اپراتور را خسته کنند. افزون بر این، این تنها وسیله در نوع خود است که می‌تواند از عملیات کشیدن نیز پشتیبانی کند که در بخش لجستیک بسیار رایج است. این اسکلت بیرونی با وزن ۶٫۵ کیلوگرم به دو موتور الکتریکی با توان کلی ۲۰۰ وات و گشتاور ۳۰ ​​نیوتن بر متر مجهز شده است. XoTrunk همچنین می‌تواند با XoKnee استفاده شود که یک اسکلت بیرونی نرم است و پشتیبانی بیشتری را به اپراتور ارائه می‌دهد.

XoShoulder برای پاسخگویی به نیازهای افرادی ساخته شده است که در طول کار روزانه شانه‌های خود را به کار می‌گیرند. سناریوی معمولی یک کارگاه مکانیکی است که در آن اپراتورها در زیر وسایل نقلیه‌ای کار می‌کنند که بر روی بالابر خودرو قرار گرفته‌اند. این افراد در معرض خستگی شانه قرار می‌گیرند زیرا مجبورند ابزارهای سنگین را برای مدت طولانی بالاتر از سطح شانه نگه دارند. نمونه اولیه با وزن حدود ۷٫۷ کیلوگرم و مجهز به دو موتور ۷۰ واتی با گشتاور ۱۲ نیوتن بر متر، در حال حاضر طراحی منحصر به فردی را از نظر مکاترونیک و کنترل دارد.

XoElbow یک نمونه اولیه است که به بلند کردن وزنه‌های نزدیک به بدن اپراتور کمک می‌کند. نمونه‌ای از کاربرد آن بلند کردن لاستیک‌های سنگین برای قرار دادن آن‌ها بر روی خودرو در بالابر خودرو است. مجهز به موتورهای مشابه XoShoulder است و وزن آن حدود ۷ کیلوگرم است.

کاربرد اگزواسکلتون ها در صنعت

هر سه ربات پوشیدنی از پلاستیک‌های مهندسی شده و آلیاژهای آلومینیوم ساخته شده‌اند که به طور معمول برای کاربردهای هوافضا استفاده می‌شوند. این اگزواسکلتون‌ها برای زمینه‌های اصلی صنعتی طراحی شده‌اند که در آن اپراتورها، چه زن و چه مرد، احتمالاً فشار بسیاری را به سیستم‌های اسکلتی عضلانی خود وارد می‌کنند: ساخت، تعمیر و نگهداری، فرآوری مواد غذایی، لجستیک، ساخت و ساز و کشاورزی.

این نمونه های اولیه از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای ارائه کمک‌های مناسب با توجه به نوع کار و شیوه انجام آن استفاده می‌کنند. یکی دیگر از ویژگی‌های مشترک همه این دستگاه‌ها سبک بودن است. در واقع، ربات‌ها نباید مانع حرکت شوند یا آن را محدود کنند، بلکه تنها برای سخت‌ترین کارها وارد عمل می‌شوند و از سیستم اسکلتی عضلانی کارگران پشتیبانی می‌کنند.

در حال حاضر، XoTrunk در حال انجام آزمایش‌های اولیه در شرکت‌های منتخب برای آزمایش‌های میدانی است و انتظار می‌رود طی ماه‌های آینده در بازار عرضه شود. XoElbow و XoShoulder آزمایش سناریوهای واقعی خود را طی چند ماه آینده آغاز خواهند کرد و انتظار می‌رود که در چند سال آینده در بازار در دسترس باشند.

>> اسکلت بیرونی برای کارگران: گفتگو با Marius Kiss از German Bionic

>> بازخورد مثبت کارگران بخش تولید شرکت خودروسازی جنرال موتورز به استفاده از اسکلت بیرونی

منبع: techxplore.com

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»