تا چند سال پیش، اسکلت‌های بیرونی کاملاً تخیلی و تنها در فیلم‌ها دیده می‌شد و در دنیای واقعی اسکلت بیرونی تنها شامل پوشش طبیعی و بیرونی حیواناتی همچون سوسک و خرچنگ بود. اما امروزه اسکلت بیرونی به واقعیت تبدیل شده است و شرکت‌های بسیاری در سراسر جهان روی انواع اسکلت‌های بیرونی کار می‌کنند.

بسیاری از افراد پس از شنیدن اصطلاح «لباس نیرومند»، به لباس‌های شرکت‌های بزرگ فکر می‌کنند. اما این اصطلاح معنای جدیدی دارد و به «اسکلت بیرونی» فعال اشاره دارد، همچون لباس رباتیک الن ریپلی در فیلم «بیگانگان» و یا زره مرد آهنین در فیلم‌های مارول و کتاب‌های کمیک.

تا چند سال پیش، اسکلت‌های بیرونی کاملاً تخیلی و چارچوب‌های فلزی مجهز به «عضلات» موتوری بود که می‌توانست توانایی فراتر از توانایی انسان معمولی برای استفاده کنندگان فراهم آورد. تنها اسکلت بیرونی در دنیای واقعی پوشش طبیعی و بیرونی حیواناتی همچون سوسک و خرچنگ بود. این ساختارهای حفاظتی بیرونی یک قاب سخت روی عضلات است که در برابر حرکت بدن به اطراف مقاومت می‌کند.

امروزه لباس اسکلت بیرونی فعال به یک واقعیت تبدیل شده است. شاید چند صد لباس بیرونی تجاری و آزمایشی هم اکنون در سطح جهان وجود دارد. اما تا زمانی که فردی منبع نیرویی معادل یک نیروگاه و همانند منبع نیرویی که تونی استارک روی قفسه سینه‌اش قرار میداد و به اندازه کف دست بود، اختراع کند، اسکلت‌های بیرونی در دنیای واقعی باید با یک منبع تغذیه بیش از حد محدود کار کنند و قابلیت‌های بسیار کمتری داشته باشند مگر اینکه آنها به کابل‌های برق کارخانه‌ها و یا محیط‌های دیگر متصل شوند. اما نیاز به کابل برق بر خلاف هدف اساسی دراز مدت فناوری یعنی افزایش تحرک برای هر فرد و در هر نقطه است.

حتی اگر لباس‌های اسکلت بیرونی فعلی قدرت مافوق انسانی فراهم نکند، آنها با کمک به بیماران برای حرکت مستقل و ایمن و کمک به کارگران در انجام شغل‌های خطرناک برای پیشگیری از آسیب دیدن، زندگی مردم را تحت تأثیر قرار می‌دهند. این را نیز باید افزود که نسل جدیدی از لباس اسکلت بیرونی «نرم» در راه است و در آینده‌ای نه چندان دور همه قادر خواهند بود لباس نیرومند را بپوشند.

پوشیدن اسکلت بیرونی

یکی از معدود افراد در این سیاره که زمان قابل توجهی را صرف پوشیدن اسکلت بیرونی کرده است استیون سانچز، کاربر آزمایشی شرکت suitX است. او کاربر آزمایشی اسکلت بیرونی Phoenix در برکلی کالیفرنیا است. Phoenix یک چارچوب پایین تنه موتوری است که به افراد با مشکلات شدید حرکتی توانایی برخاستن از صندلی چرخدار و راه رفتن می‌دهد.

سانچز که در سال ۲۰۰۴ پس از تصادف با دوچرخه فلج شد (پاراپلژی) در مورد آینده اسکلت بیرونی رباتیک هیجان زده است. او می‌گوید: «این فناوری می‌تواند به شما هر نوع قدرت حرکتی که می‌خواهید را ببخشد. از نظر جسمی هر نوع قابلیتی که از دست داده‌اید را به شما بازمیگرداند تا استقلال بیشتر و کیفیت زندگی بهتری داشته باشید».

سانچز ادامه می‌دهد: اما به همان اندازه نیز جنبه روانی و مزایای اجتماعی دارد. «این اسکلت بیرونی اجازه می‌دهد تا شما حباب صندلی چرخدار را بشکنید. اصطلاح حباب صندلی چرخدار به فعل و انفعالاتی که افراد معلول با دیگران دارند اشاره می‌کند. تنها داشتن توانایی راه رفتن چگونگی واکنش افراد نسبت به شما را تغییر می‌دهد».

تعداد کمی از مردم تلاش کردند اسکلت بیرونی را تهیه کنند چرا که هنوز بسیار پر هزینه هستند. Phoenix حدود ۳۰،۰۰۰ دلار قیمت دارد که خریدی ارزان در مقایسه با سایر لباس‌های بیرونی پزشکی و درمانی است که هزینه‌ای حدود ۸۰۰۰۰ دلار و وزنی بیش از ۴۴ پوند دارند.

پروفسور همایون کازرونی از دانشگاه برکلی کالیفرنیا و از بنیانگذاران EKSO Bionics وsuitX می‌گوید: Phoenix تنها با وزن ۲۷ پوند یک لباس بیرونی مقرون به صرفه با کمترین طراحی است. او می‌گوید: «به جای یک فراری، ما در حال ساخت یک سدان هوندا هستیم. ما هر چقدر که می‌توانستیم از پیچیدگی و هزینه اسکلت بیرونی کاسته‌ایم».

برخلاف سامانه‌های مشابه، Phoenix از ماژول زانوی موتوری که در لباس رقبا یافت می‌شود، چشم‌پوشی کرده است. این مکانیسم غیر فعال بیشتر شبیه حرکت طبیعی زانوی انسان است. سانچز می‌گوید: «زانوی غیر فعال موجب راه رفتن طبیعی‌تر شما می‌شود. هنگامی که زانوی فعال می‌پوشید هنگام جدا شدن پنجه‌های پا از زمین به پرواز در می‌آیید که با Phoenix این اتفاق نمی‌افتد».

کسب و کار رباتیک پوشیدنی

حتی اگر تعداد نسبتاً کمی لباس بیرونی وجود داشته باشد، فهرست کاربران طولانی و در حال رشد است. فراتر از افراد معلول و مسن که می‌توانند از این فناوری استفاده کنند، لباس‌های بیرونی و رباتیک پوشیدنی برای کمک به کارگران صنعتی و حمل و نقل، چوب‌بران و معدنچیان نیز مزایایی دارد. در همین حال دولت نیز می‌تواند تجهیز آتش‌نشانی، اورژانس و پرسنل برای کمک به حادثه دیدگان، نیروهای رزمی و متخصصان تدارکات با اسکلت بیرونی محافظ را آغاز کند.

با توجه به سخنان Dan Kara، تحلیلگر صنعت رباتیک در پژوهش‌های ABI اسکلت بیرونی ارزان‌تر و با قابلیت‌های بیشتر در راه است. «امروزه صنعت رباتیک پوشیدنی، متشکل از حدود چهل گروه تحقیق و توسعه در سراسر جهان، در حال یکی شدن است و می‌تواند تا سال ۲۰۲۵ به یک بازار جهانی ۲ میلیارد دلاری تبدیل شود».
«اسکلت بیرونی پایین تنه برای توانبخشی و یا برای بهبود کیفیت زندگی توانیابان امروزه در دسترس است». اما سامانه‌هایی که تقویت کننده هستند و یا عملکرد شغلی را افزایش می‌دهند در آینده در دسترس قرار خواهند گرفت. «این تجهیزات به انجام وظایف صنعتی که نیاز به بلند کردن اجسام سنگین و یا ایستادن برای طولانی مدت، چمباتمه زدن و خم شدن دارند، کمک می‌کند». هزینه کارفرمایان برای جبران خسارت کار بیش از حد کارگران سالیانه ۱۵ میلیارد دلار است بنابراین ارائه لباس بیرونی محافظ می‌تواند حس خوبی در کسب و کار به وجود آورد.

اسکلت بیرونی در محل کار

شرکت SuitX یک اسکلت بیرونی جدید برای محل کار ساخته است. MAX یک اسکلت بیرونی منفعل و مربوط به بخش غیر فعال رویکرد «ساده سازی طراحی» کازرونی است. MAX یک قاب فلزی بسیار سبک وزن است که مسیر فشار بارها را به سمت نقاط اتصال روی بدن تغییر می‌دهد تا فشار به باسن و سپس به زمین انتقال یابد. هنگامی که یک پوشنده لباس به جلو خم می‌شود، فنرهای فشرده شده در پشت، فشار برخی از بارها را از بین می‌برند، تقریباً شبیه فنر یک خودرو. واحد شانه نیز از مکانیسم کمکی مشابهی برای بلند کردن بهره می‌برد.

یک متخصص پیشگیری از آسیب‌های محل کار که به تازگی دستگاه شرکت SuitX را امتحان کرده است می‌گوید: « کارگران ساختمانی و چوب بران با لباس بیرونی MAX با علاقه کار می‌کردند. شما می‌توانید ببینید که همه آنها احساسی شبیه ابرقهرمانان دارند».

لباس بیرونی نرم

اگر چه منبع تغذیه محدود هنوز هم یک چالش بزرگ است اما باتری‌های امروزی برای تبدیل فناوری لباس بیرونی به اشکال جدید کافی است. نه تنها اسکلت بیرونی منفعل به راه باریک رباتیک پوشیدنی رسیده است بلکه بسیاری از اسکلت‌های بیرونی نرم جدید این راه را طی کرده و چارچوب‌های فلزی را به پارچه‌های انعطاف‌پذیر و عضلات مصنوعی تبدیل کرده‌اند. روند جدید ناشی از یک برنامه ملقب به Warrior Web تحت حمایت مالی DARPA است که به دنبال پیشگیری از رسیدن آسیب به نقاط آسیب‌پذیر بدن و به حداقل رساندن خستگی است. Rich Mahoney، از بنیانگذاران و مدیر عامل شرکت SuperFlex در حال وفق دادن این ایده برای ایجاد لباس هوشمند مجهز به حسگر برای شهروندان با مشکلات حرکتی است. شرکت SuperFlex یک اسپین آف از آزمایشگاه بین‌المللی SRI است.

Mahoney می‌گوید: «ما این اسکلت بیرونی نرم را powered clothing می‌نامیم. به این دلیل که یک جامه پوشیدنی است که کمی انرژی تنها در مکان و زمانی که به آن نیاز دارید ارائه می‌دهد، برای نمونه هنگامی که از روی یک صندلی برمیخیزید. همانند زمانی که یک دوچرخه الکتریکی در بالا رفتن از شیب نیروی رکاب زدن را فراهم می‌کند به طور مشابه، این لباس بیرونی نیز در بالا رفتن از پله‌ها به شما کمک می‌کند».

Mahoney امیدوار است در اواسط سال ۲۰۱۸ از لباس بیرونی Aura رونمایی شود. این لباس بیرونی از پارچه‌های فنی که شامل حسگرهایی برای پیگیری وضعیت و حرکت بدن است ساخته شده و گروه عضلات موتوری که به دنبال و همراه با گروه‌های عضلانی اصلی بدن به کار گرفته می‌شوند. هنگامی که پوشنده لباس آماده حرکت می‌شود، حسگرهای هوشمند کمک می‌کنند تا موتور نیروی لازم برای کمک به یک حرکت خاص را فراهم کند. استفاده غیر دائمی سامانه از انرژی باتری یک امتیاز و نکته مثبت در این اسکلت بیرونی است.

از دیگر طرفداران طراحی لباس بیرونی نرم، Conor Walsh است که متخصص هوش مصنوعی است و ریاست آزمایشگاه طراحی زیستی دانشگاه هاروارد در کمبریج ماساچوست را بر عهده دارد. او می‌گوید: «ما در حال توسعه ربات‌های پوشیدنی نرم هستیم که از پارچه و منسوجات برای ارائه یک رابط منسجم‌تر و ابزار سازگارتر با بدن انسان استفاده می‌کنند. این لباس بسیار سبک‌تر است و مفاصل پوشنده لباس را مانند اسکلت بیرونی سخت محدود نمی‌کند».

لباس بیرونی فعلی Walsh برای بیماران سکته مغزی در نظر گرفته شده است، اما او می‌گوید: «هیچ دلیلی وجود ندارد که فناوری‌های مشابه نتوانند قابلیت‌های افراد سالم را تقویت کند، برای نمونه از طریق بهبود بهره‌وری راه رفتن». پس جای تعجب نیست که این آزمایشگاه با شرکت تولید کننده کفش ورزشی در بوستون (New Balance) برای توسعه رباتیک پوشیدنی نرم برای عموم مردم همکاری داشته باشد.

Walsh و Mahoney هر دو باور دارند که یک تقاضای پنهان برای برنامه‌های کاربردی لباس بیرونی نرم وجود دارد و این ممکن است فناوری لباس بیرونی نرم را مقرون به صرفه کند. هر کسی که قدرت بیشتری را بخواهد ممکن است روزی یک لباس بیرونی تهیه کند. پیش‌بینی دشوار است، اما لباس بیرونی می‌تواند روزی به تولید انبوه برسد و تبدیل به ماشین حرکتی شخصی برای همه شود: دستگاهی شیک و مد روز و با فناوری بالا که موجب استقلال و بهبود کلی رفاه جسمانی شود. به عبارت دیگر مانند خودروهای امروزی است. جای تعجب نیست که مهندسان در شرکت هیوندای، هوندا، تویوتا و دیگر تولید کنندگان سخت در تلاشند تا اسکلت‌های بیرونی آینده را بسازند.

منبع: nbcnews

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک مطلب و نام مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی مجاز است.