پذیرش فناوری‌های نوآورانه منجر به پیشرفت‌های سریع در راه‌کارهای مهندسی و بهداشتی شده است. یکی از پیشرفت‌های قابل توجه در توسعه انواع مختلف اسکلت بیرونی است. اسکلت‌های بیرونی برای بازگرداندن عملکرد و تحرک افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی مانند آسیب‌های نخاعی و سکته کاربرد دارند. با وجود پیشرفت‌هایی که در این زمینه صورت گرفته است، همیشه جای پیشرفت وجود دارد. با توجه به این موضوع، گروه‌های مختلفی در سراسر جهان روی توسعه اسکلت‌های بیرونی کار می‌کنند که کوچک‌تر، سبک‌تر و مجهز به هوش مصنوعی شوند.

محدودیت‌های حرکتی برای افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی خاص بسیار خسته‌کننده و ناتوان‌کننده است. استفاده از اسکلت بیرونی موجب بهبود حرکت و استقلال می‌شود. برای اطلاع از آخرین پیشرفت‌های فناوری اسکلت بیرونی، با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

از اسکلت بیرونی رباتیک سخت تا نرم

نسل فعلی اسکلت‌های بیرونی بیشتر از مواد و ساختارهای سفت و سخت ساخته شده‌اند. در حالی که اسکلت بیرونی سخت در محیط‌های صنعتی قابل استفاده است و ساختار سفت و سخت برای حفظ یکپارچگی ساختاری آن ضروری است، چالش‌های متعددی نیز ایجاد می‌کند. برای نمونه، اسکلت‌های بیرونی را بزرگ و بسیار سنگین می‌کند، بنابراین استفاده مؤثر از آن‌ها برای بیماران مبتلا به بیماری‌های عصبی چالش برانگیز است. افزون بر این، اسکلت بیرونی فعلی دارای تغییرات بیومکانیکی نسبت به آناتومی طبیعی انسان است. این منجر به مشکلات ارگونومیکی (مانند وضعیت بد بدن) می‌شود که ممکن است بیمار را در معرض خطر بیشتری قرار دهد (مانند کمردرد).

آزمایشگاه زیست طراحی هاروارد، با همکاران بین‌المللی خود، با طراحی نسل جدیدی از اسکلت بیرونی رباتیک نرم، به دنبال رفع این محدودیت‌ها است.

مزایای اسکلت بیرونی نرم رباتیک عبارتند از:

سبک وزن

سایز کوچکتر

انتقال حرکت کارآمد

پشتیبانی مکانیکی مؤثر

بهبود ثبات در طول وظایف عملکردی

اسکلت بیرونی رباتیک نرم در حال حاضر تحت آزمایش و توسعه مجدد است و انتظار می‌رود در چند سال آینده برای استفاده در یک محیط توانبخشی آماده شود.

اسکلت های بیرونی برداشت کننده انرژی

مدل‌های اسکلت بیرونی فعال فعلی با برق یا باتری تغذیه می‌شوند. اگرچه اسکلت‌های بیرونی با انرژی الکتریکی زمان عملیاتی طولانی دارند، محدودیت اصلی آنها این است که تنها در یک فضای محدود قابل استفاده هستند زیرا از طریق کابل به منبع برق متصل می‌شوند. اسکلت‌های بیرونی با باتری این آزادی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند تا به هر کجا که می‌خواهند بروند، اما عمر باتری به نسبت کوتاهی دارند.

Yunde Shi و همکارانش از دانشگاه جنوب شرقی چین با طراحی یک اسکلت بیرونی رباتیک سبک و نرم با توانایی برداشت انرژی، به این محدودیت‌ها رسیدگی می‌کنند. این دستگاه شامل یک براکت کمری (که مبدل انرژی، باتری‌ها و کنترلر را نگه می‌دارد)، یک اسکلت بیرونی اندام تحتانی و کابل‌های انتقال که این دو قسمت را به هم متصل می‌کند، است. اسکلت بیرونی انرژی جنبشی تولید شده در اثر حرکت مفاصل خود را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این به کاربر اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی‌تری از اسکلت بیرونی استفاده و حرکت کند. در مجموع، این فناوری کارایی را بهبود می‌بخشد و به پایداری طولانی مدت کمک می‌کند.

اسکلت بیرونی مجهز به هوش مصنوعی

حوزه دیگری که توسعه دهندگان در حال حاضر روی آن تمرکز کرده‌اند، بهبود کیفیت و افزایش تعداد حرکاتی است که کاربر می‌تواند به طور طبیعی با کمک یک اسکلت بیرونی انجام دهد. مدل‌های فعلی اسکلت بیرونی شامل نوعی کنترلر هستند که در آن کاربر نوع حرکتی را که می‌خواهد انجام دهد از روی یک فهرست انتخاب می‌کند. سپس اسکلت بیرونی حرکت را برای آن‌ها انجام می‌دهد. برای نمونه، با انتخاب گزینه ایستادن، اسکلت بیرونی به طور خودکار به کاربر کمک می‌کند تا بایستد. این مدل محدود است زیرا کاربر نمی‌تواند حرکاتی را انجام دهد که از پیش برای دستگاه برنامه‌ریزی نشده است.

گروه AiBle در حال کار بر روی رفع این محدودیت‌ها با استفاده از سامانه‌های هوش مصنوعی است. این پروژه چندین حسگر جدید را معرفی می‌کند که قصد حرکت را شناسایی کرده و داده‌ها را به یک بستر مبتنی بر ابر ارسال می‌کند تا آموزش الگوریتم‌های هوشمند را بهبود بخشد. پس از آموزش موفقیت آمیز، اسکلت بیرونی حرکاتی که کاربر در نظر دارد را تشخیص می‌دهد. افزون بر این، اسکلت بیرونی میزان کمک حرکتی مورد نیاز کاربر را در مراحل مختلف توانبخشی اندازه می‌گیرد. این ویژگی، توانبخشی درجه‌بندی شده و پیش‌رونده را تا زمانی که بیمار به سطح بالاتری از عملکرد دست یابد تسهیل می‌کند.

اسکلت‌های بیرونی نوآورانه بسیاری از چالش‌های مبرمی را حل می‌کند که افراد دچار معلولیت به طور معمول با آن مواجه هستند. انتظار می‌رود پیشرفت‌های جاری موجب بهبود عملکرد، تحرک و کیفیت زندگی بیماران شود.

>> دیدار فناوری اسکلت بیرونی با نبوغ دانشجویان در 2023 Exo Games

>> اسکلت‌ بیرونی برای حفظ تعادل باید سریعتر از رفلکس انسان باشد

منبع: healthnews.com

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