آشنایی با تاریخچه ی اسکلت های بیرونی رباتیک

اسکلت‌های بیرونی و اسکلت های بیرونی رباتیک سابقه‌ای طولانی دارند و شاید یکی از تاثیرگذارترین پوشیدنی‌ها در تاریخ باشند. ساخت و توسعه‌ی این اسکلت‌ها به نیمه‌ی دوم قرن بیستم باز می‌گردد. برای آشنایی با داستان توسعه‌ی اسکلت‌های بیرونی و شناخت نخستین شرکت‌های توسعه دهنده ما را در مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراهی نمایید.

نخستین نمونه های اسکلت‌های بیرونی رباتیک

توسعه و گسترش اسکلت‌های بیرونی پیش از نیمه‌ی دوم قرن بیستم آغاز شده بود. در حدود سال ۱۹۶۵ شرکت General Electric ایالات متحده‌ی آمریکا ساخت Hardiman را آغاز کرد. این اسکلت با تقویت نیروی محرکه‌ی کاربر، به بلند کردن اشیاء سنگین کمک می‌کند. نخستین نمونه‌ی اسکلت بیرونی برای کمک به راه رفتن، در اواخر دهه‌ی ۱۹۶۰ در موسسه‌ی Mihajlo Pupin Institute Serbia و دانشگاه Wisconsin-Madison در ایالات متحده‌ی آمریکا ساخته شد. اسکلت بیرونی دومین ربات در ویدیوی زیر است.

به علت محدودیت‌های فنی،کمبود تجربه و دانش آن زمان تکمیل نخستین اسکلت‌های بیرونی سال‌ها به طول انجامید. در ابتدای قرن بیست و یکم، این اسکلت‌های بیرونی سرانجام آماده‌ی عرضه به بازار بود. این ادوات به افراد پس از جراحت ستون فقرات و سکته در راه رفتن کمک می‌کرد. از نمونه‌های این اسکلت‌ها باید به اسکلت توانبخشی Lokomat اشاره کرد که در سال ۲۰۰۱ برای استفاده در بیمارستان‌ها و مراکز توانبخشی سراسر دنیا عرضه شد. در سال ۲۰۱۳ شرکت سازنده‌ی Lokomat با نام Hocoma AG صادرات ۵۰۰ دستگاه اسکلت بیرونی را تائید کرد.

اسکلت های بیرونی رباتیک در ابتدای قرن بیست و یکم

در دهه‌ی اول قرن بیست و یکم تعداد شرکت‌ها و آزمایشگاه‌های فعال در زمینه‌ی اسکلت‌های بیرونی افزایش یافت. تا اواخر دهه‌ی اول چندین نمونه اسکلت بیرونی نظامی به منظور افزایش نیرو و مقاوت کاربر معرفی شد. به عنوان نمونه‌هایی از این ادوات باید از اسکلت بیرونی Raytheon XOS و HULC یا Human Universal Load Carrier متعلق به Lockheed Martin نام برد. این دستگاه با پشتیبانی از بدن کاربر اجازه‌ی حمل یک کوله پشتی بزرگ را می‌داد.

تا سال ۲۰۱۰ چندین اسکلت بیرونی کمکی راه رفتن وارد بازار شد. بیشتر این ادوات برای افراد پاراپلژیک ساخته شده بود و به آنان اجازه‌ی ایستادن و راه رفتن با پشتیبانی این دستگاه را می‌داد. از نمونه‌های این ابزارها می‌توان به Rewalk ساخت ReWalk Robotics و اسکلت بیرونی ndego ساخت Parker Hannifin اشاره کرد که بر اساس پژوهش‌های انجام شده در دانشگاه Vanderbilt ساخته شده بود.

اسکلت های بیرونی رباتیک در پزشکی و صنعت

پس از آن تعداد زیادی از اسکلت‌های بیرونی موفق به کسب گواهی برای استفاده‌های پزشکی و یا استفاده خارج از تاسیسات پزشکی شد. به عنوان نمونه در اروپا گواهی CE‌ و در ایالات متحده گواهی سازمان غذا و دارو FDA معرفی می‌شد. در ماه سپتامبر سال ۲۰۱۶ شرکت ReWalk تحویل صدمین اسکلت بیرونی خانگی خود را اعلام کرد.
شرکت‌های بسیاری در کنار تولید دستگاه‌های نظامی و پزشکی، به توسعه‌ی اسکلت‌های بیرونی صنعتی پرداختند که نخستین نمونه‌های آماده به کار تقریبا در بازه‌ی زمانی ۲۰۱۴ – ۲۰۱۵ عرضه شدند. سامانه‌های منفعل در این حوزه بسیار مورد توجه هستند چراکه عملگرهای مکانیکی لزوما وزن بدنی یا وزن بار حس شده توسط کاربر را کاهش نمی‌دهند. در برخی موارد تنها یک عملگر مکانیکی برای یک مفصل نیز پشتیبانی کافی از کاربر را فراهم می‌کند. نتیجه دستگاهی ارزان‌تر و سبک‌تر از همتاهای فعال این اسکلت‌ها است.

معرفی لباس های بیرونی به عموم

تلاش برای کاهش محدودیت‌های ناشی از ابعاد، وزن و ساختار سخت اسکلت‌های بیرونی، مفهوم لباس بیرونی یا exosuit را در سال‌های اخیر معرفی کرد. این لباس‌های نرم و تجهیزات رباتک به شکل عمده از پارچه ساخته شده‌ است و مانند لباس پوشیده می‌شود. پشتیبان این لباس‌ها کابل‌های داخل بافت لباس، یا عملگرهای مکانیکی سبک و نرم داخل مفصل‌ها است.
موسسه‌ی Wyss در دانشگاه هاروارد پیشگام این لباس‌ها است. این موسسه لباس‌های نرم پشتیبان راه رفتن را توسعه می‌دهد. امروزه بسیاری از آزمایشگاه‌های سراسر جهان درتوسعه‌ی لباس‌های بیرونی مشارکت می‌کنند. در سال ۲۰۱۷ ReWalk Robotics فناوری لباس‌های بیرونی هاروارد را رسما گواهی کرد. پس از اعلام این خبر این شرکت برنامه‌ی خود برای عرضه‌ی لباس‌های بیرونی مخصوص استفاده پس از سکته در سال ۲۰۱۸ را نیز به اطلاع عموم رسانید.

شناخت عمومی از اسکلت های بیرونی رباتیک

از فعالیت‌های شرکت‌های توسعه دهنده‌ی اسکلت‌های بیرونی، درکنار توسعه‌ و ساخت، باید به سازگار کردن این ابزارهای با نیازهای عمومی‌تر جامعه اشاره کرد. این فعالیت‌ها قابلیت این سامانه‌ها را به نمایش گذاشته و آگاهی عموم را افزایش می‌دهد. در سال ۲۰۱۲ Clair Lomas با استفاده از دستگاه ReWalk‌ در مسابقه‌ی دوی ماراتون لندن شرکت کرد. این بیمار پاراپلژیک پس از ۱۶ روز از خط پایان مسابقه عبور کرد. در سال ۲۰۱۶ او دونده‌ی یک نیمه ماراتون بود که مسابقه را پس از ۵ روز به اتمام رسانید.
در سال ۲۰۱۴ یک کاربر توانیاب اسکلت‌های بیرونی توپی را در جام جهانی برزیل شوت کرد. این پرتاب نمادین با کمک یک هدایت‌گر ذهن یا یک هدایت‌کننده‌ی EEG در اسکلت بیرونی انجام شد. این تجهیزات به عنوان بخشی از پژوهش Walk Again ساخته شده بود.

مسابقه ی مصرف کنندگان اسکلت های بیرونی رباتیک

در ماه اکتبر سال ۲۰۱۶ یا مهر ماه ۱۳۹۵، دانشگاه ETH زوریخ در سوئیس میزبان نخستین Cybathlon بود. این مسابقه ورزشی ویژه‌ی افراد توانیاب استفاده کننده از تجهیزات کمکی رباتیک بود. یکی از شاخه‌های مسابقه به کاربران پاراپلژیک اسکلت‌های بیرونی اختصاص داشت و در مسیری با مانع برگزار می‌شد. این افراد باید در این مسیر قابلیت‌های خود در استفاده از وسیله را برای انجام امور مختلف به نمایش می‌گذاشتند. اموری مانند نشستن روی مبل و ایستادن مجدد، راهپیمایی در مسیر شیبدار به سمت بالا و پایین، ایستادن روی سنگ مانند زمان عبود از یک رودخانه‌ی کم عمق، و فائق آمدن بر پله. هیچیک از گروه‌ها موفق به انجام کلیه‌ی امور نشد و سریع‌ترین گروه بیش از ۸ دقیقه برای طی مسیر ۵۰ متری با این موانع وقت صرف کرد. رویداد Cybathlon بعدی در سال ۲۰۲۰ برگزار خواهد شد. این رویداد پیشرفت‌های سال‌های میانی دو مسابقه را به نمایش خواهد گذاشت.

برای مرور وقایع Cybathlon پیشین می‌توانید به قسمت چیزی تا آغاز Cybathlon در ماه اکتبر نمانده است. ورزش‌های آینده چگونه خواهند بود؟ از  این نوشتار از مجله‌ فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی مراجعه نمایید.

مرور این وقایع نشان می‌دهد که اسکلت‌های بیرونی مدت زیادی است که در دسترس هستند اما نخستین نمونه‌های رباتیک به تازگی از مرحله‌ی آزمایشی خارج شده و آماده عرضه گشته است. امروزه تعداد فعالان و سازندگان عرصه‌ی اسکلت‌های بیرونی به طور روز افزون در حال افزایش است. درحالیکه سامانه‌های کنونی محدودیت‌های فراوانی دارد، مشاهده‌ی مسیر آینده‌ی این فناوری یقیقا خالی از لطف نبوده و موقعیت‌های جذابی را ایجاد خواهد کرد.


بیشتر بخوانید:

انتشار برترین نوشتار اسکلت بیرونی توسط رویترز

اسکلت بیرونی WonderCraft به افراد پاراپلژیک کمک می‌کند تا دوباره راه بروند

کمک اسکلت بیرونی رباتیک به راه رفتن کودکان مبتلا به فلج مغزی


منبع: .eduexo

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

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن