آشنایی با کاربرد انواع اسکلت های بیرونی در صنعت و پزشکی

در آینده نزدیک عبارت لباس فرم برای کارگران محیط ساختمانی به معنای یک اسکلت رباتیک است. یک لباس بیرونی با بدنه‌ای فلزی که از بدن پشتیبانی می‌نماید. این لباس قدرت فرازمینی یا قابلیت‌های عجیب به کاربر اهدا نمی‌کند. اما از وی در برابر آسیب‌های احتمالی محافظت خواهد کرد. برای آشنایی بیشتر با اسکلت‌های بیرونی ساختمانی با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

اسکلت بیرونی تمام بدن suitX

ABI Research شرکتی است که روی فناوری‌های رباتیک پژوهش‌هایی داشته است. به اعلام این شرکت ارزش فناوری‌های اسکلت بیرونی تا سال ۲۰۲۵ به ۱.۸ میلیارد دلار خواهد رسید. این میزان در سال ۲۰۱۴ برابر ۶۸ میلیون دلار بوده است. در سال ۲۰۱۹ در حدود ۶هزار اسکلت بیرونی توانبخشی به فروش رسیده است. بر اساس اعلام ABI تا سال ۲۰۲۵ در حدود ۲.۶ میلیون اسکلت بیرونی در بازار خواهد بود.

اسکلت بیرونی رباتیک چیست؟

اسکلت بیرونی اسکلت فلزی با عضلات ماشینی است که توانایی کاربر را افزایش می‌دهد. این ابزار تا حدودی ساختار اسکلتی بدن فرد را کپی‌برداری می‌کند. به کمک اسکلت‌های بیرونی اشیا از آنچه هستند سبک‌تر به نظر می‌رسند. به این شکل اسکلت بیرونی احتمال آسیب فیزیکی کاربر را کاهش می‌دهد.

بر طبق اعلام ABI صنایع و بخش ساختمانی از این اسکلت‌های فلزی در تعداد بالا استفاده خواهد کرد. در حال حاضر این فناوری نوپا است و قیمت آن به نسبت بالا است. نمونه‌هایی از اسکلت‌های بیرونی مناسب محیط تولید Chairless Chair و EksoWorks Vest است. هر دستگاه Chairless Chair در حدود هزار دلار است. این در حالی است که قیمت دستگاه‌های مناسب بیماران بسیار بیشتر از این است.

اسکلت بیرونی ExoBionics

طرح های اسکلت بیرونی نظامی، پزشکی و فراتر از آن

اسکلت‌های بیرونی برای نخستین بار توسط ارتش ساخته شد. پس از آن صنایع تولیدی و کشاورزی از پوشیدنی‌های توان افزا استفاده کرد. در هر کجا افراد باید بارهای سنگین را جابه‌جا می‌کردند اسکلت‌های بیرونی ظاهر شدند. در توانبخشی اسکلت‌های بیرونی فعال برای بازیابی توانایی راه رفتن یا فراهم کردن حرکت برای بیماران استفاده شد.

توسعه اسکلت بیرونی Hardiman

در سال ۱۹۶۵ اسکلت بیرونی Hardiman توسط General Electric توسعه یافت. Hardiman یک پوشیدنی فلزی تمام بدن برای بلند کردن اجسامی با ۲۵ برابر وزن کاربر خود بود. این طرح توسط ارتش و نیروی دریایی آمریکا برای جابه‌جایی ادوات سنگین جنگی حمایت می‌شد. Hardiman با ۶۸۰ کیلوگرم دو بخش داشت. بک بخش به بدن کاربر وصل می‌شد و بخش دیگر اجسام را جابه‌جا می‌کرد. وزن زیاد و دشواری پوشیدن و خارج شدن از Hardiman توسعه آن را برای مدتی متوقف ساخت.

بیرونی پزشکی Lokomat

در این زمان در حدود ۲۰۰۰ لباس بیرونی در صنعت درمان مورد استفاده قرار گرفت. Lokomat یکی از نخستین اسکلت‌های بیرونی توانبخشی بود که ویژه بیماران آسیب نخاعی و یا بیمارانی بود که سکته را پشت سر گذاشته‌اند. کاربر Lokomat یک اسلکت بیرونی را برای راه رفتن روی تردمیل می‌پوشد.

Lokomat
Medicalexpo

شرکت Ekso Bionics واسکلت های بیرونی صنعتی

در سال ۲۰۱۵ به تدریج اسکلت‌های بیرونی جای خود را در صنعت پیدا کرد. شرکت Ekso Bionics به صورت رسمی کار خود را برای ارائه توسعه اسکلت‌های بیرونی صنعتی و ساخت و ساز با اسکلت‌های بیرونی EksoWorks آغاز کرد. اسکلت‌های بیرونی EksoWorks به کاربر در بلند کردن تجهیزات سنگین کمک می‌کند و چنین به نظر می‌رسد که تجهیزات سنگین اصلا وزنی ندارند.

اسکلت های بیرونی فعال و غیر فعال

استفاده از موتورهای حرکت دهنده بخش‌های مختلف اسکلت بیرونی بسیار معمول است. این نوع پوشیدنی‌ها را فعال می‌نامند. بدون موتور و یا منبع تغذیه یک اسکلت بیرونی غیر فعال یا منفعل خواهیم داشت. در محیط‌های صنعتی انواع پوشیدنی‌های منفعل متداول هستند و استفاده از موتور برای کمتر جلوه دادن وزن اشیا ضروری نیست.

به عنوان نمونه این لباس پوشیدنی EksoWorks یک اسکلت بیرونی غیرفعال است. بر طبق اعلان Ekso Bionics این دستگاه را می‌توان تمام روز پوشید. در زمان عرضه این دستگاه، که استفاده از موتور و باتری زمان استفاده از دستگاه را محدود می‌کرد، نوآوری آن می‌توانست امتیاز بزرگی در بازار باشد.

آسیب های فیزیکی کمتر و اسکلت های بیرونی صنعتی

در صنعت، کارخانه‌ها، ساختمان‌های در حال ساخت، کشاورزی و سایر محیط‌های کاری، اسکلت‌های بیرونی با دستکاری توان کاربر امکان جابه‌جایی اشیا سنگین را فراهم می‌کند. این دستگاه‌ها امکان آسیب در خم شدن، نشستن، بلند شدن، و حرکت را در هنگام حمل بار سنگین کاهش می‌دهد. این امتیاز می‌تواند هزینه درمان را سالانه به میزان ۱۵ میلیارد دلار در آمریکا کاهش دهد.

در ساختمان سازی کارگران بیش از سایر مشاغل در معرض آسیب هستند. در حقیقت کار ساختمای رکورددار سرانه آسیب‌های اسکلتی-عضلانی است. آسیب‌های بر اساس گفته‌های Bureau of Labor Statistics سال‌های مفید کاری اشخاص به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.

انواع اسکلت بیرونی مناسب محیط ساختمانی

هرچند اسکلت‌های بیرونی تمام بدن همچنان مورد استفاده هستند، دهه دوم قرن بیستم دهه توسعه اسکلت‌های بیرونی کوچک برای کارهای تخصصی و مناسب بخشی از بدن نیز بوده است.

اسکلت بیرونی به صورت بازوی سوار شده فلزی

اسکلت‌های بیرونی گیره تجهیزات یک بازوی فنری برای بلند کردن تجهیزات و یک بخش پایین تنه به عنوان نقطه اتکا دارند. این نقطه اتکا بخش خنثی کننده وزن است. وزن تجهیزات از این طریق به زمین منتقل می‌شود. این نوع از اسکلت‌های بیرونی معمولا یک مفصل دارند. نمونه‌ای از این دستگاه‌ها EksoZeoG است.

EksoZeoG پوشیده نمی‌شود. در عوض کاربر آن با قرار دادن دست در داخل این بازو، آن را حرکت می‌دهد. این دستگاه برای کنترل تجهیزات با سرعت و بدون فشار مناسب است.

اسکلت بیرونی کمر و پشت

اسکلت بیرونی پشتیبان پشت و کمر از کاربر هنگام خم شدن برای بلند کردن اشیا و راست شدن دوباره بدون آسیب کمک می‌کند. در حال خم شدن دستگاه باری که روی پشت سنگینی می‌کند را از بدن دور می‌کند و به این شکل آسیب‌های ناشی از فشارهای تکرار شونده را حذف می‌کند. این اسکلت بیرونی طرز ایستادن کاربر را نیز اصلاح می‌کنند.

 اسکلت بیرونی کمر و پشت

اسکلت بیرونی پشتیبان بازو

برخی اسکلت‌های بیرونی تنها بازوهای نگهدارنده هستند. برخی نیز دستگاه‌هایی هستند که کاملا از بازو و شانه همایت می‌کنند. دستگاه EksoWorks Vest با طراحی خاص خود مناسب کارهای بالای سر است که با تجهیزات سنگین سروکار دارد. EksoWorks Vest بدون موتور و قسمت فعال پشتیبانی ارگونومیک از بدون کاربر را فراهم می‌کند. سازوکار این دستگاه کمتر جلوه دادن وزن اشیا است که خستگی کاربر را در خط تولید کاهش خواهد داد.

eksoworks vest

اسکلت بیرونی Chairless Chair برای دولا شدن و بلند شدن

اسکلت بیرونی Chairless Chair با خم شدن کاربر قفل می‌شود و پس از بلند شدن وی دوباره به حالت نخست باز می‌گردد. اسکلت بیرونی سبک Chailess Chair کار یک صندلی را برای بدن کاربر انجام می‌دهد. افزون بر آن فشار وارد بر بدن بر اثر خم شدن متناوب پا را از بین می‌برد. نمونه‌های این دستگاه Chailess Chair از شرکت سوئیسی Noonee است.

chairless chair

اسکلت بیرونی تمام بدن

اسکلت‌های بیرونی تمام بدن فعال از کاربر پشتیبانی می‌کنند و قدرت بیشتری در اختیار وی قرار می‌دهند. به عنوان نمونه هنگامی که کاربر SuitX به جلو خم می‌شود فنرهای فشرده شده قسمت پشت سنگینی بار را از بدن کاربر دور می‌کند. قسمت شانه با همین کارایی هنگام انجام کار بالای سر از بازو و شانه همایت می‌کند.

SuitX

شرکت SuitX یک سازنده اسکلت بیرونی است که دستگاه‌های همایتگر پشت، پا و شانه را تولید می‌کند. مدیر عامل این شرکت همایون کازرونی است.

نخستین آزمایش عملی اسکلت های بیرونی

گروه کارخانه‌هایBMW  در سال ۲۰۱۹ از یازده دستگاه اسلکت بیرونی پایین تنه استفاده می‌کرد. این اسلکت بیرونی با پشتیبانی از پا در خم شدن و بلند شدن کارکردی مشابه Chairless Chair داشت.کارخانه Audi نیز از پیشگامان استفاده  و آزمایش اسکلت‌های بیرونی در خط تولید خود بوده است.

در نوامبر سال ۲۰۱۹ شرکت هنگ کنگی Gammon اعلام کرد که از اسکلت‌های بیرونی در بخش‌های تولیدی مانند Panasonic subsidiary Atoun Inc و Shun Hing Systems Integration Co. Ltd استفاده خواهد شد.


بیشتر بخوانیم:
با برنده رقابت اسکلت های بیرونی در المپیک سایبورگ ها آشنا شوید
معلولان کوادری پلژی در رقابت رابط های مغز و رایانه المپیک سایبورگ ها
پژوهش های دانشگاه ایالتی لوئیزیانا برای ساخت اسلکت بیرونی ساختمانی


منبع: constructible

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

پاسخی بگذارید

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