با در دسترس قرار گرفتن فناوریهای جدید و افزایش نیاز به توانبخشی فیزیکی، ربات‌های توانبخشی در سال‌های اخیر گسترش یافته‌اند. ربات توانبخشی یک ربات مشارکتی است که در تعامل نزدیک با انسان کار می‌کند. از آنجایی که ربات‌های توانبخشی در نزدیکی انسان کار می‌کنند، ایمنی یک چالش ذاتی است که شامل ایمنی شغلی درمانگر و ایمنی بیمار می‌شود. بیماری که به یک دستگاه برقی متصل شده است. حتی ناهماهنگی میان مفاصل بیمار و ربات منجر به نیروهای متقابل ناخواسته می‌شود که می‌تواند خطرناک باشد. از این رو، دانستن خطرات بالقوه برای اطمینان از ایمنی در مراحل اولیه طراحی و توسعه ربات‌های توانبخشی مهم است. در ادامه، خطرهای بالقوه ربات‌های توانبخشی را بررسی می‌کنیم. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
فشار مداوم یا مکرر فراتر از حد ایمن
نیروها و فشارهای عادی اجتناب‌ناپذیر هستند و حتی در رابط‌های انسان و ربات مانند ناحیه تماس میان پوست بیمار و کاف یا مهار در نظر گرفته شده‌اند. هنگامی‌که یک ربات بخواهد از وزن بدن انسان پشتیبانی کند، یک بند در اطراف قسمتی از بدن پیچیده و نیروهای ربات از طریق بافت‌های نرم منتقل می‌شود. در نتیجه مناطق فشار موضعی بوجود می‌آید.
فشارهای بالا در رابط فیزیکی انسان و ربات می‌تواند جریان خون را مسدود یا بافت را فشرده کند. در نتیجه کبودی و آسیب‌های دیگر ایجاد می‌شود. روی برجستگی‌های استخوانی، جایی که اوج فشار موضعی رخ می‌دهد، آسیب‌های فشاری شایع هستند. زخم‌های فشاری می‌توانند در اثر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض فشار یا فشار همراه با برش ایجاد شوند. در نتیجه، جهت، توزیع و مدت زمان فشار، فاکتورهای حیاتی برای راحتی و ایمنی هستند.
نیروهای برشی
افزون بر فشارها، نیروهای برشی نیز در سطح مشترک میان پوست و دستگاه‌های رباتیک وجود دارد. حرکت ربات نیروهای چند جهتی را به انسان اعمال می‌کند که از طریق بافت نرم، به ویژه در موقعیت‌های پویا، منتقل می‌شود. افزون بر این، زمانی که سینماتیک ربات با سینماتیک انسان متفاوت است، نیروهای برشی و لغزشی در نقاط اتصال میان انسان و ربات‌ها ممکن است رخ دهد. به همین دلیل بخش‌هایی از اسکلت بیرونی در موقعیت‌های خاص خیلی بلند یا خیلی کوتاه هستند.
سازگاری بافت نرم و کاف می‌تواند بخشی از عدم تطابق را جبران کند. با این وجود، نیروهای برشی، گشتاورها و لغزش کاف روی پوست می‌تواند موجب آسیب یا ناراحتی بافت نرم شود. میزان فشار وارد شده به بافت‌های نرم، ناحیه تماس میان پوست و سطح اتصال ربات و ضریب اصطکاک مواد بر تنش برشی ایجاد شده تأثیر می‌گذارند.
لباس‌هایی که در زیر کاف ربات پوشیده می‌شوند می‌توانند بر این تعامل تأثیر بگذارند. ضریب اصطکاک نه تنها تحت تأثیر مواد، بلکه تحت تأثیر شرایط پوستی مانند رطوبت و توپوگرافی قرار می‌گیرد. در نتیجه، مواد مورد استفاده در رابط انسان و ربات بر شیوه تعامل ربات با بافت نرم انسان تأثیر می‌گذارد. زمانی که اصطکاک بسیاری روی پوست وجود داشته باشد، تاول‌ها ایجاد می‌شوند.
نیروهای برهمکنش در رابط فیزیکی میان انسان و ربات‌ها احتمالاً موجب آسیب‌های بافت نرم مانند ساییدگی، ضایعات پوستی و ناراحتی می‌شوند. از آنجایی که دستگاه‌های اسکلت بیرونی تعداد و سطح نقاط تماس بیشتری نسبت به دیگر دستگاه‌ها دارند، احتمال ایجاد چنین آسیب‌هایی در هنگام استفاده از دستگاه‌های اسکلت بیرونی بیشتر است.
ناهماهنگی
اگر اسکلت بیرونی کاملاً با اسکلت انسان هماهنگ نباشد، محورهای مفصلی اسکلت بیرونی با محورهای مفصلی انسان همخوانی ندارند. در نتیجه این ناهماهنگی‌ها، نیروهای متقابل ناخواسته بوجود می‌آید که موجب کاهش راحتی و ایمنی می‌شود. عدم تطابق حرکتی میان مفصل اسکلت بیرونی و مفصل انسان، یا تناسب ضعیف اسکلت بیرونی، می‌تواند موجب ناهماهنگی شود.
مفاصل اسکلت بیرونی همیشه نمایش ساده‌ای از مفاصل انسان هستند که منجر به ناهماهنگی اجتناب‌ناپذیر در حین حرکات می‌شود. افزون بر این، برخلاف دستگاه‌های پزشکی سفارشی شده مانند ارتز و پروتز، دستگاه‌های توانبخشی رباتیک معمولاً راه‌کارهایی با اندازه ثابت هستند که می‌توانند توسط کاربرانی با اشکال و قدهای مختلف استفاده شوند.
طول تسمه‌ها و بخش‌هایی از دستگاه قابل تنظیم است، اما این دستگاه برای هر بیمار سفارشی ساخته نمی‌شود و معمولاً توسط چندین بیمار در روز در بخش‌های توانبخشی استفاده می‌شود. در نتیجه، تنظیم و تناسب برای کاهش خطر صدمات ناشی از ناهماهنگی پیش از هر جلسه تمرین بسیار مهم است.
ناهماهنگی موجب ایجاد فشار بسیار و/یا نیروهای برشی از طریق لغزش در کاف‌ها یا تسمه‌ها می‌شود و افزون بر ایجاد نیروهای بیش از حد بر سیستم اسکلتی عضلانی انسان، نیروهایی که در طراحی ربات یا رابط جبران نشده‌اند به سیستم‌های اسکلتی عضلانی منتقل می‌شوند. اضافه بار، درد و آسیب به استخوان‌ها، مفاصل و ماهیچه‌ها ممکن است زمانی رخ دهد که گشتاورها و نیروها بسیار زیاد باشند یا در جهت‌های دلخواه بر روی سیستم اسکلتی عضلانی عمل کنند.
تجاوز از دامنه حرکتی فیزیولوژیکی
دامنه حرکتی بیش از حد می‌تواند منجر به آسیب‌های مفصلی مانند پارگی رباط و آسیب کپسول شود. جدای از آسیب‌های آشکار و آسیب‌زا، کشش مکرر و استرس مکانیکی می‌تواند موجب آسیب‌های میکروسکوپی شود که در صورت ترکیب با استرس مکانیکی منجر به مشکلات جدی می‌شود.
در حالی که ناهماهنگی در اسکلت بیرونی غیرمعمول است، اما می‌توان به راحتی مانع خطرِ فراتر رفتن از محدوده طبیعی حرکت شد زیرا حرکات اندام بیمار را می‌توان از حرکات بخش‌های اسکلت بیرونی مشتق و آن را کنترل کرد. با این حال، باید در نظر داشت که دامنه حرکت کاربر ممکن است بسته به شرایط خاص بیمار یا اهداف آموزشی متفاوت باشد. بنابراین باید توسط بیمار قابل تنظیم باشد. یک خطر جدی مرتبط با ربات‌های توانبخشی، حرکات خودسرانه است که نیروهای بیش از حد به بیمار وارد می‌کند و موجب می‌شود مفصل از دامنه حرکت طبیعی خود فراتر رود.
برخورد با درمانگر یا دیگر افراد
افزون بر خطراتی که برای بیمار در استفاده از ربات توانبخشی وجود دارد، اطرافیان و سایر کاربران مانند فیزیوتراپ نیز باید در نظر گرفته شوند. درمانگر به طور ویژه برای کار با ربات توانبخشی آموزش دیده است. با این حال، زمانی که درمانگر بر آموزش رباتیک نظارت می‌کند، موقعیت‌های خطرناکی ممکن است ایجاد شود. برای نمونه، یک برخورد می‌تواند به دلیل ضربه یا گیره بین دو بخش ربات یا بین یک جسم صلب مانند دیوار و ربات منجر به آسیب درمانگر شود.
ربات‌های پوشیدنی برای اهداف کمکی می‌توانند در خانه یا سایر مکان‌های کنترل نشده مانند پارک‌ها یا مراکز خرید استفاده شوند. اطرافیان، از جمله کودکان و حیوانات خانگی، در برخورد با دستگاه‌های رباتیک در این شرایط آموزش ندیده‌اند و ممکن است به طور غیرمنتظره عمل کنند، مانند حرکت در مسیر ربات یا فشار دادن انگشت به یکی از دهانه‌های ربات. توسعه دهندگان ربات‌های توانبخشی باید این موقعیت‌های خطرناک را در نظر بگیرند و از عملکردهای محدود کننده قدرت و نیرو برای جلوگیری از صدمات استفاده کنند.
>> اهمیت ایمنی اسکلت‌های بیرونی
>> راه اندازی سامانه هشدار اولیه ارگونومی برای حفظ ایمنی کارگران
منبع: roboticsbiz.com
