دستگاه‌های اسکلت بیرونی برای مصارف مختلفی مانند سرعت بخشیدن به راه رفتن یا سهولت در دویدن بکار می‌روند. اما پژوهشگران نمی‌دانند به طور دقیق چه چیزی اسکلت‌های بیرونی را مؤثر و کارآمد می‌کند. برای نمونه، سفارشی‌سازی چه فایده‌ای دارد؟ و یا عادت به اسکلت بیرونی چقدر اهمیت دارد؟ پژوهشگران آزمایشگاه بیومکاترونیک استنفورد این پرسش‌ها را بررسی کردند و دریافتند آموزش نقش قابل توجهی در کارآمدی اسکلت‌های بیرونی دارد. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
نقش آموزش در استفاده از اسکلت های بیرونی
دکتر کاترین پوگنسی (Katherine Poggensee) می‌گوید: «مردم در یادگیری کارهای جدید، شگفت‌انگیز هستند. اگر به افراد فرصت دهیم تا شیوه استفاده از دستگاه را خود به تنهایی بیاموزند، آنها می‌توانند مزایای بسیاری از دستگاه‌های ما دریافت کنند».
برای کشف اسرار موفقیت اسکلت بیرونی، پوگنسی و استیو کالینز، دانشیار مهندسی مکانیک و سرپرست آزمایشگاه بیومکاترونیک استنفورد، پیشرفت ۱۵ نفر را با استفاده از شبیه‌ساز اسکلت بیرونی مچ پا بررسی کردند. این دستگاه به کفش و ساق پا متصل می‌شود و یک اسکلت بیرونی را شبیه‌سازی و امکان سفارشی‌سازی و تنظیم دقیق از طریق کنترل کننده‌های ویژه آزمایشگاهی را فراهم می‌کند.
این افراد پیش از این هرگز از اسکلت بیرونی استفاده نکرده بودند، اما رویکردهای آموزشی مختلف نتایج بسیار متفاوتی به همراه داشت. شرکت کنندگانی که از بهترین شرایط آموزشی برخوردار بودند، هنگام راه رفتن با کمک اسکلت بیرونی، حدود ۴۰ درصد انرژی کمتری مصرف کردند. پژوهشگران دریافتند آموزش حدود نیمی از مزایای کلی ارائه شده توسط اسکلت بیرونی را در بر دارد. نتایج در مقاله‌ای که ۲۹ سپتامبر در Science Robotics منتشر شده، به تفصیل بیان شده است.
کالینز می‌گوید: «پیام اصلی برای همکاران این است: ما باید افراد را آموزش دهیم». هنگامی که یاد گرفتید چگونه این کار را به خوبی انجام دهید، می‌توانید اسکلت‌های بیرونی را بپوشید و راه رفتن را آغاز کنید و این آسان است، اما خبره شدن کمی طول می‌کشد.
پرسش‌های اساسی
پژوهشگران روی سه پرسش اصلی تمرکز کردند: آیا می‌توانیم افراد را تنها با دادن اسکلت بیرونی به آنها و راه رفتن طولانی مدت برای استفاده از اسکلت‌های بیرونی تربیت کنیم؟ اگر افراد را در معرض انواع رفتارهای اسکلت بیرونی قرار دهیم، می‌توانیم به آنها کمک کنیم سریع‌تر آموزش ببینند؟ و هنگامی که افراد به طور کامل آموزش دیدند، کنترل سفارشی اسکلت بیرونی چگونه بر عملکرد آنها تأثیر می‌گذارد؟
آزمایش ها
شرکت کنندگان در سه گروه اصلی قرار گرفتند و هر کدام پنج روز آموزش دیدند. یک گروه از شبیه‌ساز اسکلت بیرونی به طور عادی استفاده کرد، گروهی دیگر بهینه‌سازی مداوم دستگاه را بر اساس نیازهای خاص خود تجربه کردند و گروه سوم بهینه‌سازی را تجربه کردند اما تنظیمات هر روز بازنشانی می‌شد. همانطور که انتظار می‌رفت، شرکت کنندگان در گروه بهینه‌سازی مداوم بیشترین کاهش را در مصرف انرژی مشاهده کردند و چون در معرض انواع رفتارهای اسکلت بیرونی قرار گرفتند، سریع‌تر به این مزایا دست یافتند.
افرادی که از بیشترین مزایا بهره‌مند شدند، بهینه‌سازی مداوم و قرار گرفتن در معرض انواع رفتارها، مصرف انرژی خود را حدود ۴۰ درصد کاهش دادند. بسیاری از شرکت کنندگان حتی متوجه نشدند که اسکلت بیرونی چقدر کمک می‌کند تا زمانی که شبیه‌ساز خاموش شد و بدون کمک راه رفتند.
با مقایسه همه آزمایش‌ها، پژوهشگران دریافتند که آموزش نیمی از این پیشرفت را بر عهده دارد. سفارشی‌سازی احتمالاً برای افرادی که دارای مشکلات حرکتی هستند اهمیت بیشتری خواهد داشت.
شگفتی دیگر این بود که چقدر طول کشید تا شرکت کنندگان خبره شوند. پژوهشگران خبره شدن را نقطه‌ای تعریف می‌کنند که در آن پیشرفت‌های انرژی دیگر ادامه ندارد و میزان مصرف انرژی ثابت می‌شود. این کار در شبیه‌ساز اسکلت بیرونی حدود دو ساعت طول کشید که معادل پنج مایل راه رفتن است. ممکن است طولانی به نظر نرسد، اما این یک تعهد اساسی برای مطالعات آزمایشگاهی است.
آموزش بهتر
این پژوهش به ارزش آموزش‌ها، از جمله شیوه عادت افراد به دستگاه‌های کمک حرکتی و شیوه بهبود آموزش، اشاره می‌کند.
پوگنسی گفت: «یک نکته مهم این است که ما باید به شرکت کنندگان خود اجازه دهیم پژوهش‌های ما را هدایت کنند. ما باید به آنها فرصت دهیم تا شیوه استفاده از دستگاه را بیاموزند و در هیچ یک از یادگیری‌ها تداخل ایجاد نکنیم».
علاقه تیم به این واقعیت نیز جلب شد که حتی پس از آنکه شرکت کنندگان به عنوان خبره شناخته شدند، هنوز پیشرفت‌های آهسته‌ای در عملکرد آنها در طول ده‌ها ساعت تمرین وجود داشت. برای به دست آوردن حداکثر مزایا از اسکلت‌های بیرونی، پژوهشگران ممکن است نیاز به مطالعه شیوه سازگاری بدن افراد داشته باشند. برای نمونه، شیوه تقویت ماهیچه‌ها برای استفاده بهتر از دستگاه.
در حال حاضر، کالینز و آزمایشگاهش در حال بررسی شیوه تسریع در دستیابی به خبرگی هستند، از جمله همکاری با Emma Brunskill، دانشمند رایانه استنفورد. و او به طور فزاینده‌ای نسبت به احتمال تبدیل اسکلت‌های بیرونی به یک وسیله معمول در زندگی بسیاری از مردم خوش بین است.
کالینز گفت: «اسکلت‌های بیرونی می‌آیند.آنها زندگی شما را بهبود می‌بخشند و وقتی به استفاده از آنها عادت می‌کنید، ممکن است حتی متوجه آن نشوید».
بیشتر بخوانیم:
>> فناوری های عصبی با خواندن ذهن و آموزش مغز موجب بهبود عملکرد انسان میشوند
>> اسکلت بیرونی: یک فناوری نوین در خدمت آموزش و توانبخشی
منبع: techxplore.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»
