پیشرفت‌های جدید در رباتیک می‌تواند بر محدودیت‌های بدن انسان غلبه کند تا ما سریع‌تر یا قوی‌تر شویم. اکنون پژوهشگران آزمایشگاه Biorobotics در دانشگاه ملی سئول (SNU) یک اسکلت بیرونی (exosuit) طراحی کرده‌اند که وضعیت بدن را اصلاح می‌‌کند. این پوشیدنی به جای تقویت قسمتی از بدن انسان، حرکت مفاصل را به هم مرتبط می‌کند تا در صورت حرکت یک مفصل، مفصل دیگر قفل یا برای حرکت آزاد شود. این دستگاه بدون موتور و باتری کار می‌کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

اصلاح وضعیت بدن

هنگام تلاش برای بلند کردن یک جسم سنگین از روی زمین، بیشترِ ما از کمر خم می‌شویم؛ این حالت موجب آسیب می‌شود. این پوشیدنی جدید مانع خم شدن کمر می‌شود و به حالت ایمن‌تر (اسکوات) کمک می‌کند. Kyu-Jin Cho، مهندس زیست‌رباتیک و یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «ما روش خود را امپدانس متغیر بدن می‌نامیم. چرا که ما می‌توانیم امپدانس یک مفصل را با حرکت یک مفصل دیگر تغییر دهیم».

بیشتر دستگاه‌های کمکی برای بلند کردن اجسام، مانند HeroWear، با اعمال قدرت موجب کاهش خستگی افراد و به حداقل رساندن تداخل در حرکات ارادی می‌شوند. اما این پوشیدنی بر تغییر وضعیت و الگوی حرکت کاربر به حالتی ایمن (اسکوات) و همچنین ارائه نیروی کمکی متمرکز است.

این اسکلت بیرونی به منظور کاهش صدمات کارگران در کارخانه‌ها و انبارها طراحی شده است؛ کارگرهایی که مرتب اجسام سنگین را بلند می‌کنند.  Keewon Kim، متخصص توانبخشی در کالج پزشکی دانشگاه ملی سئول که در این مطالعه مشارکت داشته است، افزود: «بسیاری از صدمات مربوط به بلند کردن اجسام نه تنها به دلیل خستگی عضلانی بلکه به دلیل وضعیت نامناسب بدن ایجاد می‌شود. خم شدن راحت‌تر از حرکت اسکوات است و انسان‌ها تمایل دارند روش راحت‌تر را انتخاب کنند. از آنجایی که اثرات مخرب چنین حرکت راحت اما ناامنی به آرامی ایجاد می‌شود، مردم به موقع خطر را درک نمی‌کنند. خطراتی همچون انحطاط دیسک».

روش کار

پژوهشگران مکانیزمی طراحی کردند تا مفصل ران هنگام تلاش برای خم شدن قفل شود و هنگام تلاش برای حرکت اسکوات آزادانه حرکت کند. در واقع قسمت بالای پشت این فناوری با یک ساختار تاندونی منحصر به فرد متشکل از کابل‌های ترمز عمودی و یک نوار لاستیکی افقی به پا متصل شده است. هنگامی که مفصل ران خم می‌شود در حالی که زانو خم نشده است، گشتاور خم شدن لگن از طریق کابل ترمز به پا منتقل و موجب ایجاد مقاومت قوی در برابر این حرکت می‌شود. اگر زانوها برای حرکت اسکوات خم شوند، زاویه کابل‌ها تغییر می‌کند و و از خم شدن مفصل ران حمایت می‌کنند.

این دستگاه روی ۱۰ شرکت کننده آزمایش شد. ۹ نفر از شرکت کنندگان با پوشیدن این دستگاه، الگوی حرکتی خود را به حالت اسکوات تغییر دادند. نتایج، بهبود ۳۵ درصدی در شاخص وضعیت بدنی ۱۰ شرکت کننده را نشان می‌دهد. پژوهشگران همچنین متوجه کاهش ۵٫۳ درصدی میانگین مصرف انرژی متابولیک شرکت‌کنندگان شدند.

دستگاه های پوشیدنی نیازی به تقلید از ساختار آناتومیکی انسان ندارند

پژوهشگران قصد دارند این دستگاه را در سال آینده تجاری کنند، اما هنوز برخی نکات در این زمینه وجود دارد. در حالی که تأثیر این پوشیدنی در مقاله آنها تأیید شده است، اثرات بلند مدت پوشیدن آن اثبات نشده است. Cho می‌گوید: «ما در نظر داریم یک آزمایش طولانی مدت برای بررسی ابعاد مختلف در محیط‌های صنعتی، سالن‌های بدنسازی و مراکز توانبخشی انجام دهیم».

این مطالعه نشان می‌دهد تاندون‌های مصنوعی که ساختار آنها با انسان متفاوت است می‌توانند با تغییر الگوی حرکتی به انسان کمک کنند. همچنین نسخه فعلی این exosuit می‌تواند برای جلوگیری از حرکت نامناسب هنگام بلند کردن بیماران با شرایط ضعیف ستون فقرات استفاده شود.

بیشتر بخوانیم:

>> اسکلت بیرونی جدید برای مقابله با کمر درد

>> توسعه یک ارتز هوشمند برای جلوگیری از آسیب به کمر و ستون فقرات

منبع: spectrum.ieee.org

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