در آینده، سربازان، نیروهای آتش‌نشانی و امدادرسانان لباس‌های بیرونی رباتیک نرم را می‌پوشند. آنها به کمک این پوشیدنی‌های رباتیک می‌توانند براحتی از مسیرهای دشوار عبور کنند و خود را برای انجام وظایف به مقصد برسانند. همچنین لباس‌های بیرونی میتوانند ابزاری قدرتمند برای بهبود تحرک و کیفیت زندگی افراد مبتلا به اختلالات عصبی و سالمندان باشند. لباس بیرونی که توسط گروه کانر والش در مؤسسه Wyss هاروارد توسعه یافته می‌تواند پارامترهای مختلف را برای هر فرد و در هر مسیری به گونه‌ای تنظیم کند که فرد کمترین میزان انرژی را حین راه رفتن و دویدن مصرف کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

گروه کانر والش (Conor Walsh) در مؤسسه Wyss دانشگاه هاروارد و دانشکده علوم مهندسی و کاربردی جان ای. پالسون دانشگاه هاروارد (SEAS) در زمینه توسعه انواع دستگاه‌های رباتیک پوشیدنی فعالیت دارد. این دستگاه‌ها با اعمال نیروی مکانیکی در مفاصل ویژه‌ای از بدن، از جمله مفاصل مچ پا یا مفصل ران حمایت حرکتی را انجام می‌دهند. پژوهشگران نشان داده‌اند که نسخه‌های آزمایشگاهی لباس بیرونی نرم مزایایی برای کاربر به همراه دارد. از جمله این مزایا مصرف انرژی کمتر حین راه رفتن و دویدن است. از آنجا که توان بالقوه این فناوری برای سربازان اثبات شده است، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) از تلاش‌های این گروه حمایت مالی می‌کند.

گروه کانر والش در کنفرانس بین‌المللی رباتیک و اتوماسیون IEEE 2018 (ICRA) آخرین نسل از لباس بیرونی خود را ارائه داد. این فناوری از همه جهات بهبود یافته و روی مسیرهای ناهموار و طولانی آزمایش شده است. پژوهشگران برای این لباس بیرونی رباتیک یک روش تنظیم خودکار توسعه دادند. این سامانه میزان کمک را بر اساس نحوه پاسخ بدن کاربر و مصرف کم انرژی تنظیم می‌کند.

این لباس بیرونی نرم شامل اجزای پارچه‌ای است و دور کمر، ران و پاها پوشیده می‌شود. نیروهای مکانیکی از طریق کابل به مچ پا و مفصل ران انتقال می‌یابند. این نیروها از طریق یک سامانه تحریک که دور کمر و به یک کوله‌پشتی نظامی متصل می‌شود، تنظیم می‌شوند. به این ترتیب، لباس بیرونی در طول چرخه گام برداشتن به حرکت مفاصل پا و ران کمک می‌کند.

David Perry، یکی از پژوهشگران گروه، گفت: «ما تمام اجزای موجود در این نسخه جدید را به روز کرده‌ایم: جامه کاربر پسندتر شده است، پوشیدن آن راحت است و با اشکال مختلف بدن سازگاری دارد، محرک‌ها قوی‌تر، سبک‌تر و کوچکتر شده‌اند. همچنین سامانه کنترل اجازه می‌دهد تا ما نیروها را سازگارتر و با اطمینان بیشتر به مچ پا و ران‌ها اعمال کنیم». این لباس بیرونی به عنوان بخشی از برنامه دارپا با همکاری آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش آزمایش شد. در این آزمایش سربازان مسافتی ۱۲ مایلی را طی کردند.

والش، عضو اصلی مؤسسه Wyss و یکی از بنیانگذاران آزمایشگاه طراحی زیستی هاروارد گفت: «ما پیش از این نشان داده‌ایم که می‌توان از روش‌های بهینه‌سازی آنلاین برای کم کردن مصرف انرژی در آزمایشگاه و تنظیم خودکار پارامترهای کنترل، که برای کاربرهای مختلف متفاوت است، بهره برد. با این حال، ما به سامانه‌ای برای تنظیم سریع و کارآمد پارامترهای کنترل در بیرون از آزمایشگاه نیاز داریم».

گروه کانر والش در مطالعه جدید خود روش تنظیمی نوینی ارائه کرد. در این روش از حسگرهای لباس بیرونی برای بهینه‌سازی قدرت تحویلی به مفاصل مچ پا استفاده شده است. هنگامی که کاربر شروع به راه رفتن می‌کند، سامانه قدرت را اندازه می‌گیرد و به تدریج پارامترهای کنترل کننده را تنظیم می‌کند.

Sangjun Lee نخستین نویسنده این پژوهش و دانشجوی تحصیلات تکمیلی دکتر والش گفت: ما پارامترهای متابولیک هفت شرکت کننده در این مطالعه را بررسی کردیم. بررسی‌ها نشان داد که با این روش هزینه متابولیک راه رفتن حدود ۱۴٫۸٪ در مقایسه با راه رفتن بدون لباس بیرونی کاهش می‌یابد».

والش گفت: «ما بهینه‌سازی این فناوری را برای استفاده‌های نظامی، جایی که حرکت‌های پویا مهم هستند، ادامه می دهیم. همچنین برای کمک به کارگران کارخانجات و وظایف فیزیکی شدید تلاش می‌کنیم. افزون بر این، موارد بسیاری در زمینه هماهنگ‌سازی انسان و ربات‌های پوشیدنی وجود دارد که باید درک شوند. راهکارهای بهینه‌سازی آینده و رویکردهای جدید آموزشی می‌تواند به افزایش اثرات فردی کمک کند و کاربرانی را که در ابتدا پاسخ ضعیفی به لباس بیرونی می‌دهند را قادر سازد تا خود را با پوشیدنی رباتیک وفق دهند و از کمک آن بهره‌مند شوند».

این پژوهش گام مهمی در راستای توسعه اسکلت‌های بیرونی نرم است. و مسیری را ایجاد می‌کند که در آن دستگاه‌های رباتیک می‌توانند در صحنه‌های واقعی جهان توسط افراد سالم و معلول مورد استفاده قرار گیرند.

بیشتر بخوانیم:

>>بهینه سازی عملکرد ربات های پوشیدنی با الگوریتم یادگیری ماشین

>>کمک به راه رفتن دوباره بیماران سکته مغزی با اسکلت بیرونی نرم

منبع: wyss.harvard.edu

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