اسکلت‌های بیرونی سامانه‌هایی برای محافظت یا پشتیبانی از بدن هستند. ابزارهای منفعل مانند کلاه ایمنی مدت زیادی است که در دسترس است. اما امروزه پژوهشگران به دنبال نسل جدیدی از اسکلت‌های بیرونی هستند که قدرت و مقاومت انسان را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد. لیکن به کارگیری اسلکت‌های بیرونی به نوعی بر ذهن و تفکر فرد نیز فشار وارد می‌کند. برخی پژوهشگران به تطبیق شناختی اسکلت بیرونی با کاربر نیز توجه دارند. برای آشنایی بیشتر با این موضوع با مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

اسکلت‌های بیرونی با افزایش قدرت بدنی، تحمل سربازان و کارگران خط تولید یا ساختمان را افزایش می‌دهد و انجام کارهای سنگین را سهولت می‌بخشد. اسکلت بیرونی می‌تواند به مجروحان و بیماران در بازیابی استقلال نیز کمک کند.

برای به کارگیری نسل جدید اسکلت‌های بیرونی باید در مورد ایده‌ای که از پوشیدنی‌ها داریم تجدید نظر کنیم. Leia Stirling دانشیاری است که در U-M Department of Industrial Operations and Engineering به این کار مشغول است. وی به مطالعه‌ی عوامل انسانی در مورد اسکلت‌های بیرونی فعال می‌پردازد. سوال این است که آیا اسکلت‌های بیرونی شیوه‌ی تفکر و تحرک کاربر را تغییر می‌دهد؟ آخرین مقاله‌ی Leia Stirling در مورد سازگاری استاتیکی، دینامیکی و شناختی سامانه‌های بیرونی با کاربر انسانی است. در ادامه به مصاحبه‌ای با وی پرداخته شده است.

تا کنون در فیلم‌های علمی و تخیلی اسکلت‌های بیرونی زیادی دیده‌ایم. آیا روی این نوع از اسکلت بیرونی کار می‌کنید؟

نه به صورت دقیق. دسترسی سریع به اسکلت‌های بیرونی تمام بدن ممکن نیست. اما اکنون نیز می‌توان با امکانات موجود به افرادی که در تحرک بخشی از بدن مشکل دارند، کمک کرد. به عنوان نمونه افزودن پشتیبانی و قدرت حرکت به زانو یا قوزک پا. این سامانه‌ها دستیافتنی هستند و در حال حاضر نمونه‌هایی در حال تجاری سازی است. اما همچنان پیش از گسترش استفاده غز این دستگاه‌ها جای کار زیادی وجود دارد.

چرا حتی یک سامانه‌ی تک مفصلی اسکلت بیرونی فعال، از نمونه‌ی غیر فعال آن بسیار پیچیده‌تر است؟

با افزودن قدرت عمل به یک سامانه، دیگر به چشم یک لباس پوشیدنی به آن نگاه نمی‌کنیم. بلکه به چشم یک ماشین کوچک به آن می‌نگریم. با پوشیدن اسکلت بیرونی در واقع درون آن قرار می‌گیریم و اسکلت بیرونی به صورت موثر ما را حرکت می‌دهد. بنابراین باید از نگاه کاربر انسانی به آن نگاه کنیم. چگونه کاربر به مطمئن‌ترین شکل ممکن آن را هدایت خواهد کرد؟

بنابراین از تفکری که پیش‌تر در مورد اسکلت‌های بیرونی بود، فاصله می‌گیریم. در گذشته پژوهشگران بیشتر بر ماشین‌ها و ابزارها تمرکز داشتند. به عبارتی فاکتورهای انسانی اکنون عامل پیش‌برنده‌ی پژوهش‌ها هستند.

آیا می توان گفت که اسکلت های بیرونی فعال به شکل متفاوتی از بریس ها و ابزارهای متداول کنونی کاربر را تحت تاثیر قرار می دهد؟

هر سامانه‌ای می‌تواند بر نحوه‌ی تحرک ما اثرگذار باشد و سامانه‌های فعال نیز از این قاعده مستثنی نیستند. به عنوان نمونه، چندی پیش، آزمایشی روی کاربران اسکلت‌های بیرونی فعال انجام شده است. این نمونه به صورت خاص روی قوزک پا کار کرده و پا را در هنگام حرکت به جلو می‌راند. متوجه شدیم که کاربران مختلف پس از عادت کردن به سامانه به اشکال مختلف از این قدرت پیشران سود می‌برند. برخی گام‌های کوتاه، برخی گام‌های بلند و برخی با قدم‌های مشابه پیش از پوشیدن وسیله گام برمی‌داشتند. برخی با خاموش شدن قدرت دستگاه به صورت پیشین راه می‌رفتند، برخی خیر.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که حتی کوچک‌ترین تغییر می‌تواند بر درک ما از محیط اثر گذارد. این تغییرات می‌تواند آگاهانه یا ناآگاهانه روی دهد. بنابراین باید سامانه‌های فعال را بهتر بشناسیم تا تاثیری که بر درک، شناخت و حرکت ما دارد را بهتر تفسیر کنیم و به طبع آن طرح بهتری برای اسکلت‌های بیرونی داشته باشیم. در این صورت اسکلت‌های بیرونی حاصل به سهولت با بدن کاربر هماهنگ می‌شود.

چگونه سازگاری یک اسلکت بیرونی با کاربر را اندازه گیری می کنید؟

در واقع در آخرین مقاله‌ای که منتشر شد در مورد ایده‌ی سازگاری تجدیدنظر کردیم و آن را به سه بخش تقسیم کردیم. سازگاری استاتیک چیزی است که برای سنجش میزان هماهنگی اندازه‌های اسکلت بیرونی با اندازه‌های بدن کاربر به کار می‌بریم.

دومین مورد سازگاری دینامیکی است. حرکت دستگاه تا چه میزان با حرکت بدن هماهنگ است. آیا دستگاه با کلیه‌ی حرکات کاربر هماهنگ می‌شود؟

سومین مورد و موردی که کمتر به آن پرداخته شده سازگاری شناختی است. این سازگاری تعیین می‌کند که دستگاه تا چه اندازه بر سطح آگاهی و تفکر کاربر در مورد حرکت اثر می‌گذارد؟ بازخوردی که از دستگاه دریافت می‌کنیم را چطور تفسیر می‌کنیم؟ و چگونه سازندگان دستگاه آن را برای سازگاری با معیارهای شناختی کاربر هماهنگ خواهند کرد؟

اسکلت‌های بیرونی فعال به شکل ذاتی بازخوردی حسی دارند. این موضوع ناشی از نحوه‌ی اعمال نیرو بر بدن کاربر حین حرکت است. اما ما به دنبال طرحی برای کمک به کاربر هستیم که به واسطه‌ی آن کاربر با اعتماد و سهولت بیشتری از اسکلت بیرونی استفاده نماید.

اگر در نظر گرفتن این عوامل مهم است، پس در حال حاضر در طراحی اسلکت های بیرونی مسیر اشتباهی را طی نمی کنیم؟

نه. ابدا. طراحی یک اسکلت بیرونی فعال واقعا کاری بین رشته‌ای است و مهارت‌های خاصی می‌طلبد. شناخت این جنبه‌های جدید بخشی از طراحی یک سامانه‌ی جدید است. پژوهش من باید بستری برای این طراحی جدید باشد.

یکی از دلایلی که در میشیگان کار می‌کنم وجود گروه‌های بسیاری است که در زمینه‌ی اسکلت بیرونی فعال هستند. هر یک از یک دیدگاه به موضوع نگاه می‌کنند. کار در محیطی که بتوان همه‌ی این زوایای متفاوت دید را متحد کرد، خیلی جالب است.

آشنایی بیشتر با اسکلت های بیرونی:
کنترل ارادی اسکلت های بیرونی از طریق مدل سازی عصبی مکانیکی
پیوستن اسکلت های بیرونی هوشمند به اینترنت چیزها
اسکلت بیرونی گروه Hermes برای شرکت در رقابت Cybathlon2020

منبع: techxplore

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