نوآوری های اجرا شده در مورد اسکلت بیرونی در پاییز ۲۰۲۰

فناوری اسکلت بیرونی همواره در حال پیشرفت است. با توجه به اینکه این فناوری هنوز در میان مردم عمومی نشده است، و با توجه به مشکلات مربوط به هزینه و کارایی آن در صنعت و پزشکی، در این مقاله از مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی سعی شده است آخرین اخبار اسکلت بیرونی در اختیار علاقمندان قرار گیرد.


اخبار المپیک سایبورگ

CYBATHLON یک رقابت بین‌المللی برای ورزشکاران و افراد دارای ناتوانی حرکتی است که با کمک ایمپلنت‌های زیستی، پروتزها، اسکلت‌های بیرونی و دیگر فناوری‌های توان‌افزا رقابت می‌کنند. مهم‌ترین پیشرفت‌ها در زمینه اسکلت بیرونی در عمل در CYBATHLOB به آزمایش گذاشته می‌شود. این رقابت‌ها در سال ۲۰۲۰ به علت همه گیری کووید۱۹ به تاخیر افتاد و در تاریخ ۱۳ و ۱۴ نوامبر ۲۰۲۰ در خانه گروه‌های شرکت کننده برگزار شد.

رقابت پروتزهای فعال دست در المپیک سایبورگ‌ها.

یکی از بخش‌های CYBATHLON در سال ۲۰۲۰ رقابت پروتزهای فعال دست بود. در این رقابت، کاربران توانایی پروتزهای دست گروه خود را به نمایش گذاشتند. پروتز می‌باید شامل مچ دست و قابل هدایت باشد.

رقابت رابط‌های مغز و رایانه در CYBATHLON

در رقابت رابط‌های مغز و رایانه (BCI)، کاربران مبتلا به کوادری‌پلژی از رابط‌های مغز و رایانه برای کنترل آواتارها در یک بازی رایانه‌ای استفاده می‌کنند. هدف این فناوری کنترل وسایلی مانند صندلی چرخدار برای افراد با توانایی محدود در حرکت است. برخلاف بازی‌های المپیک، هیچ یک از رقبای این مسابقه نمی‌توانند بدن خود را حرکت دهند. آنها تنها با استفاده از افکار خود به رقابت پرداختند. برنده این رقابت، یک تیم ایتالیایی با هدایت شناگر پارالمپیک، Francesco Bettella بود که در ۲ دقیقه و ۵۲ ثانیه به خط پایان رسید. در این نوشتار رقابت‌های مغز و رایانه ۲۰۲۰ به تفصیل توصیف شده است.

تقابل اسکلت‌های بیرونی فعال در المپیک سایبورگ‌ها

در این رقابت، افرادی که دچار آسیب نخاعی شده‌اند، می‌توانند با استفاده از اسکلت بیرونی به رقابت بپردازند. اسکلت بیرونی این افراد را قادر می‌سازد تا راه بروند و به سایر کارهای روزمره را انجام دهند. در این مسابقه ۹ تیم با کاربرانی که از قفسه سینه یا ناحیه کمر دچار قطع کامل نخاع شده‌اند، با استفاده از اسکلت بیرونی به رقابت پرداختند. سه تیم برتر عبارتند از شرکت Angel Robotics (1) از کره جنوبی با کاربر Byeong-Uk Kim، گروه دوم TWIICE از گروه تحقیقاتی EPFL REHAssist با کاربر Silke Pan و گروه سوم Angel Robotics (2) با کاربر Lee Jo-Hyun بودند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد رقابت‌های اسکلت بیرونی در المپیک سایبورگ ۲۰۲۰ به این نوشتار مراجعه نمایید.

PULSE Racing

در این بخش از رقابت‌ها، کاربران مبتلا به پاراپلژی از ۹ تیم با کمک تحریک الکتریکی عملکردی (FES) عضلات پای خود را برای پدال زدن حرکت می‌دهند. کاربران با استفاده از یک سه چرخه و به صورت درازکش این کار را انجام دادند. پنج نفر از ۹ تیم شرکت کننده در مسابقه ۱۲۰۰ متر را طی کردند. بنابراین نتیجه بر اساس زمان اتمام تعیین شد. کاربر Sander Koomen از تیم PULSE Racing هلند و برنده مدال طلا این مسافت را در ۲ دقیقه و ۴۰ ثانیه به پایان رساند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد Pulse Racing در المپیک سایبورگ ۲۰۲۰ به این نوشتار مراجعه نمایید.


پروژه مارچ: در پس پرده طراحی اسکلت های بیرونی چه می گذرد؟

پروژه مارچ برای آشنایی با وقایع موجود در پس پرده طراحی اسکلت بیرونی برای بیماران آسیب نخاعی طراحی شده است. در این پروژه سعی شده است چشم اندازی از آینده اسکلت بیرونی برای دانش‌آموختگان فراهم شود به طوری که آنان بتوانند طراحی خاص خود را برای آینده پیاده سازی کنند.

در ۲۰ سال گذشته فناوری اسلکت های بیرونی به صورت مداوم در حال پیشرفت بوده است. هرچند اسکلت های بیرونی کاربردهای بسیاری در صنعت، بخش نظامی و … دارند، پروژه MARCH تنها بر کارکرد اسکلت بیرونی برای راه رفتن بیماران اسیب نخاعی تمرکز دارد. سالانه ۲۵۰ الی ۵۰۰ هزار نفر در جهان دچار آسیب نخاعی می‌شوند. این افراد با از دست دادن تحرک بخش های مختلف بدن تغییر کیفیت زندگی خود را به شدت احساس می‌کنند. این پروژه در واقع درسی است که برای کمک به این افراد راه اندازه شده است. آموزشی که متخصصان طراح را برای ساخت اسلکت بیرونی آماده سازد.


بهبود کنترل ربات‌های پوشیدنی و کمک به بیماران دچار اختلال حرکتی

از ربات‌های پوشیدنی مانند اسکلت‌های بیرونی در توانبخشی بیماران پاراپلژیک استفاده می‌شود. با این حال، این اسکلت‌های بیرونی بدون اطلاع از اطلاعات داخلی بدن بیماران کار می‌کنند. Guillaume Durandau از دانشگاه Twente در حال افزودن کنترل کننده‌های بیشتر به ربات‌های پوشیدنی است. Durandau، در پژوهش‌های خود، ربات‌های پوشیدنی را به کنترلرهای مبتنی بر مدل اسکلتی عصبی-عضلانی دیجیتال مجهز می‌کند تا کنترل قوی و بیشتری روی ربات‌های قابل حمل داشته باشد.

تا به امروز، اسکلت‌های بیرونی نتوانسته‌اند به قول خود عمل کنند. آنها انقلابی در زندگی بیماران مبتلا به آسیب‌های عصبی عضلانی ایجاد نکرده‌اند. ما هنوز ندیده‌ایم که یک بیمار پس از سکته مغزی به کمک اسکلت بیرونی بتواند آزادانه در خیابان‌ها راه برود. یکی از چالش‌هایی که در راه تحقق این هدف قرار دارد، کنترل و رابط ارتباطی میان انسان و اسکلت بیرونی است. راه‌کار فعلی پیچیدگی بدن انسان را نادیده می‌گیرد و از مدل‌های بسیار ساده برای توصیف آن استفاده می‌کند. انسان توسط ربات رانده می‌شود، در حالی که انسان باید ربات را هدایت کند. این امر با استفاده از مدل‌های اسکلتی عصبی- عضلانی پیشرفته از بدن انسان و چگونگی تغییر آن پس از آسیب انجام می‌شود. این امکانات جدیدی را برای افزایش تحرک بیماران پاراپلژیک و در نتیجه بهبود کیفیت زندگی آنها ایجاد می‌کند.


افق جدید در توانبخشی زانو با ارتز رباتیک MAK

ارتز رباتیک MAK، مجهز به عملکرد الاستیک و حسگرهای یکپارچه، قدرت و تحرک را با توجه به نیازهای هر بیمار فراهم می‌کند. این ارتز اطلاعات بیومکانیکی را با دقت بالا ارائه می‌دهد. همچنین با تجزیه و تحلیل پارامترهایی همچون دامنه حرکت، نیرو و سرعت و فشارهای کف پا و بهبود آنها تحرک را راحت‌تر می‌کند.

شرکت اسپانیایی Marsi bionics تأییدیه CE را برای ارتز رباتیک MAK و برای استفاده در توانبخشی راه رفتن در بیماران مبتلا به همی‌پلژی یا ضعف زانو دریافت کرده است.


ورود راهکارهای رباتیک به صنعت ساخت و ساز

شرکت Hilti، غول ابزار ساخت و ساز و نگهداری از ساختمان‌ها تصمیم گرفته است وارد صنعت اسکلت بیرونی شود. اسکلت بیرونی Hilti Exo-01 به طور مشترک با Ottobock، شرکت متخصص در زمینه پروتز، ارتز و اسکلت بیرونی ساخته شده است. برای نخستین بار، کارگران سراسر جهان ممکن است بتوانند به وعده اسکلت‌های بیرونی صنعتی پیشرفته در جهت بهبود سلامتی، ایمنی و کار دست یابند.


اسکلت بیرونی جدید و توان افزای PLA ویژه امدادگران و سربازان

این اسکلت بیرونی منفعل برای امدادگران و نیروهای ویژه در میدان جنگ طراحی شده است. عملکرد اصلی اسکلت بیرونی کمک به حمل تجهیزات (کوله پشتی، مهمات، افراد مجروح یا زره) است. اسکلت بیرونی PLA منفعل است و نیازی به منبع تغذیه ندارد. همچنین دارای طراحی هوشمندانه‌ای است که موجب کاهش وزن و در عین حال بقای پرسنل در جبهه‌های جنگ می‌شود. این اسکلت بیرونی را دانشمندان چینی توسعه داده‌اند.


یک اسکلت بیرونی به شکل صندلی و برای استفاده در حالت ایستاده

اگر شما یا همکارانتان شغلی دارید که نیاز به ایستادن برای مدت طولانی دارد، ممکن است اسکلت بیرونی استارت‌آپ ژاپنی Archelis برای شما مفید باشد. اسکلت بیرونی ArchelisFX که به تازگی در CES2021 به نمایش درآمد، روی پاها پوشیده می‌شود و وزن بدن کاربر را پخش می‌کند. این اسکلت بیرونی خستگی ناشی از ایستادن را کاهش می‌دهد و تسکین دهنده درد پا و کمر است. سازندگان معتقدند اسکلت بیرونی ArchelisFX، برای کارگران، جراحان، مدرسین و بسیاری دیگر که باید ساعت‌ها بایستند، کاربرد دارد. این اسکلت بیرونی منعطف است و افراد هنگام پوشیدن ArchelisFX می‌توانند راه بروند یا حرکت کنند.


استفاده از اسکلت بیرونی برای حفظ امنیت کارگران

اسکلت‌های بیرونی با فناوری پیشرفته توسط شرکت‌هایی از جمله Hyundai، شرکت Ford و شرکت General Motors مورد بررسی قرار می‌گیرند. این فناوری در ابتدا برای کمک به افرادی که توانایی راه رفتن یا ایستادن خود را از دست داده‌اند و یا کاهش خستگی و جراحت کارگران مورد استفاده قرار می‌گرفت.

این اسکلت بیرونی بویژه برای فرآیندهای تکراری مفید است که حتی با ورود رباتیک، نمی‌تواند خودکار شود. Xu Zhenhua، بنیانگذار ULS Robotics، یک شرکت مستقر در شانگهای است که اسکلت‌های بیرونی را برای خودروسازان و کارگران فرودگاه توسعه می‌دهد تا از آسیب های ناشی از محیط کار جلوگیری کند. ULS Roboticsدر حال توسعه سه اسکلت بیرونی است که کارگران می‌توانند برای نگهداری و بلند کردن تجهیزات سنگین از آن استفاده کنند. یکی برای قسمت بالاتنه، دیگری دور کمر پیچیده می‌شود ​​و اسکلت بیرونی سوم روی اندام تحتانی قرار می‌گیرد.

وزن دو اسکلت بیرونی نخست هر کدام حدود هفت کیلوگرم است و به فرد اجازه می‌دهد تا ۲۰ کیلوگرم بیشتر بلند کند. انرژی آنها توسط یک باتری لیتیومی تأمین می‌شود که عمر آن حدود شش تا هشت ساعت است. جنرال موتورز برخی از محصولات ULS Robotics را آزمایش می‌کند. از دیگر مشتریان این شرکت می‌توان به شرکت هواپیمایی چین، فرودگاه بین المللی پودونگ شانگهای و فرودگاه بین‌المللی جدید پکن اشاره کرد.


قرارداد نیروی دریایی برای اسکلت بیرونی Guardian XO

اسکلت بیرونی تمام بدن فعال Sarcos Robotics تا اخر سال میلادی ۲۰۲۰ تکمیل خواهد شد. اسکلت بیرونی Guardian XO پیش از این نیز جایزه نوآوری ۲۰۲۰ RBR50 را به خود اختصاص داده بود. این اسکلت بیرونی در سال ۲۰۱۹ تجاری سازی شده بود. در CES2020 نمایشی عملی از آن ارائه شد. با این قرارداد محصولات Sarcos به طور خاص برای استفاده نظامی و مقابله با شرایط طبیعی سخت بهینه سازی می‌شود. هدف نیروی دریایی استفاده از این محصول برای مدرن سازی نیروی کار است.


ناسا از اسکلت بیرونی ویژه فضانوردان برای حفظ عضلات در فضا استفاده می کند

X1 یک اسکلت بیرونی پایین تنه است که در ابتدا برای کمک به افرادی که اختلالات حرکتی در پایین دارند،‌طراحی شده بود. اینک NASA تصمیم دارد از این دستگاه در فضا استفاده کند. فضا نوردان برای مقابله با اثرات جاذبه صفر ساعت‌ها تمرین فیزیکی نیاز دارند. هدف این است که X1 یک دستگاه کمکی برای پیشگیری از این مورد و یک نیروسنج موثر در ایستگاه فضایی بین‌المللی باشد.

 اسکلت بیرونی ویژه فضانوردان

بیشتر بخوانیم:
نقش المپیک سایبورگ ها در توسعه فناوری های توان افزا
ربات های پوشیدنی پاناسونیک برنده پنجاه و نهمین جایزه تبلیغات تجاری
تأثیر اسکلت بیرونی بر فوریت های پزشکی


«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 *