ولادیمیر پوتین رئیس جمهور روسیه در حال بازدید از اسکلت بیرونی ExoAtlet

در این مجموعه از پادکست‌های Robots، اودرو نش (Audrow Nash) با Ekaterina Bereziy بنیانگذار و مدیر اجرایی پروژه اسکلت بیرونی روسی ExoAtlet گفتگو می‌کند.

اسکلت بیرونی ExoAtlet به افرادی با اختلال عملکرد در اندام تحتانی کمک می‌کند تا راه بروند. همچنین بیماران با ضعف ماهیچه‌ای می‌توانند با این وسیله قدم بردارند. اسکلت بیرونی ExoAtlet به بهبود فشارخون و کاهش انحطاط ماهیچه‌ها و استخوان‌ها و جلوگیری از بیماری‌های اورولوژی کمک می‌کند. افزون بر این، بیماران با این اسکلت می‌توانند از پله‌ها بالا و پایین بروند.

ExoAtlet، یکی از شرکت‌های فعال در رباتیک برای اهداف پزشکی و توانبخشی است که از سال ۲۰۱۴ با مرکز نوآوری Skolkovo در شهر مسکو روسیه همکاری دارد. بنیاد Skolkovo صندوق دولتی برای کمک به راه‌اندازی شرکت‌های نوپا و فراهم‌کردن خدمات برای آ‌ن‌ها است. این مرکز دارای زیرساخت‌های خوبی برای شرکت‌هایی است که ایده بسیارعالی و کاربردی دارند ولی امکانات لازم برای تولید محصول ندارند. برای مثال پشتیبانی روابط عمومی (PR) پارامتر مهمی برای شرکت‌های نوپا به‌شمار می‌آید زیرا از بازارمحصول به شرکت بازخورد می‌دهد و میان فرآیند توسعه و بازار محصول رابطه برقرار می‌کند. هر شرکت نوپا به بودجه مالی نیاز دارد و سرمایه‌گذاران محصول‌ها، به توسعه محصول کمک می‌کنند. مرکز Skolkovo با بودجه دولتی، شرکت‌های نوپا را حمایت می‌کند.

پروژه اسکلت بیرونی ExoAtlet در سال ۲۰۱۴ آغاز شد و طی دو سال توسعه پیدا کرد. البته اعضای تیم حدود ۱۵ سال پیش دور هم جمع شدند و اسکلت بیرونی ExoAtlet نتیجه پانزده سال پژوهش است. اکنون نخستین نسخه اسکلت بیرونی برای توانبخشی بیماران آماده شده است. این تیم برای نخستین‌بار در آزمایشگاه مکانیک و رباتیک دانشگاه ایالتی دمشق گردهم آمدند و انواع مختلفی ربات ساختند. تیم با انواع مختلف کنترل سامانه‌های ربات‌های چرخ‌دار و ربات‌های راه‌رونده کار کردند و اسکلت بیرونی یکی از ایده‌های تیم برای این هدف بود. پس از آن با تشکیل شرکت ExoAtlet، ربات اسکلت بیرونی به‌ عنوان یک محصول تجاری ارائه شد. آزمایش‌های بالینی برای سطح‌های متفاوتی از آسیب نخاعی انجام شد. هم‌اکنون دو نوع از این اسکلت بیرونی در دسترس است. یکی برای بیمارستان‌ها و پزشکان که با بیماران آسیب نخاعی در سطح‌های متفاوت کار می‌کنند و نوع دیگر برای استفاده فردی تهیه شده است. این اسکلت بیرونی را افرادی با قد بیشتر از ۱۶۰ سانتی‌متر و وزنی کمتر از ۱۰۰ کیلوگرم می‌توانند مورد استفاده قرار دهند. اسکلت قابل تنظیم برای پاها و بالاتنه افراد مختلف است و شامل بندهایی شبیه بندهای کفش‌های اسکی است که به‌راحتی بسته می‌شوند و قابل تنظیم‌اند. فروش این ربات از دو ماه پیش در روسیه آغاز شده است. اسکلت بیرونی ExoAtlet اولین محصول شرکت برای بیماران آسیب نخاعی است.

انواع متنوعی از اسکلت‌های بیرونی وجود دارد که هدف همه آن‌ها کمک به ایستادن و راه رفتن و سرعت‌بخشیدن به فرایند توانبخشی بیماران است. تفاوت اسکلت‌ها در دید مهندسی و نحوه عملکرد ربات‌ها است. بعضی نیز به ایستادن بیماران آسیب نخاعی کامل نمی‌توانند کمک کنند و اغلب اسکلت‌های بیرونی جهت حفظ تعادل نیاز به عصا دارند.

فرد معلول با اسکلت بیرونی ExoAtlet می‌تواند از پله‌ها بالا و پایین برود. معمولا در توانبخشی این قابلیت لحاظ نمی‌شود ولی برای سرعت بخشیدن به فرایند توانبخشی، توانایی بالا و پایین رفتن از پله‌ها تاثیرگذار است. همچنین در محیط پیرامون ما تعداد زیادی پله وجود دارد که فرد باید بتواند با اسکلت‌بیرونی از آن‌ها استفاده کند. افزون بر این، ارتفاع پله‌ها نیز در تنظیم اسکلت بیرونی درنظر گرفته می‌شود. برای تنظیم اسکلت بیرونی متناسب با ارتفاع پله‌ها، حسگرهایی به کار برده شده است ولی برای موانع با ارتفاع‌های متفاوت، خود کاربر نیز می‌تواند وسیله را تنظیم کند.

از دیگر توانایی‌های اسکلت ExoAtlet، تنظیم طول گام است. برخی افراد با گام‌های بلند راه می‌روند و برخی دیگر با گام‌های کوتاه‌تر. تنظیم این اسکلت به‌راحتی با تغییر پارامترهای برنامه آن طی چند دقیقه انجام خواهد شد. در مفصل زانو و مفصل ران اسکلت بیرونی چهار موتور الکتریکی تعبیه شده‌اند و باتری‌هایی که امکان راه رفتن تا شش ساعت را به کاربر می‌دهند. ربات دارای تعدادی حسگر از جمله ژیروسکوپ و شتاب‌سنج است.

همچنین حسگرهایی برای دریافت اطلاعات در مرحله برداشتن گام نخست قرار داده شده‌اند که حسگرهای نیرو و حسگرهای ذهن هستند. از اطلاعات حسگرهای نیرو برای سامانه کنترلی ربات در هنگام قدم برداشتن استفاده ‌می‌شود. وسیله از سامانه کنترلی تحریک ماهیچه نیز برای افراد آسیب نخاعی کامل بهره می‌گیرد. با اسکلت بیرونی می‌توانیم برای قدم برداشتن این افراد استفاده کنیم ولی به دلیل آسیب کامل نخاعی هیچ سیگنالی از طرف ماهیچه‌ها دریافت نمی‌شود. به همین دلیل ماهیچه‌های پا را با این سامانه تحریک می‌کنند تا عملکرد ماهیچه‌های پای فرد مانند الگوی عادی راه رفتن انسان سالم باشد. برای تحریک ماهیچه‌ها الکترودهایی روی پوست قرار می‌گیرد. پزشکان در حالت عادی در برنامه‌های فیزیوتراپی این روش را به تنهایی در حالی که فرد معلول راه نمی‌رود، به ‌کار می‌گیرند. در اسکلت بیرونی ExoAtlet این روش با مرحله راه رفتن فرد معلول ادغام شده است تا از اطلاعات مفصل‌ها در سامانه کنترلی ربات استفاده شود و در عین حال ماهیچه‌ها نیز تحریک شود. آزمایش‌های بالینی و پژوهش‌های زیادی نشان می‌دهد که ادغام راه رفتن و تحریک ماهیچه‌ها می‌تواند در توانبخشی افراد دارای آسیب نخاعی تاثیرگذار باشد.

شرکت در برنامه‌های آینده خود در نظر دارد برای کودکان فلج مغزی و بیمارانی که دچار سکته مغزی شده‌اند اسکلت بیرونی ویژه‌ای را توسعه دهد.

در ویدیوی زیر، راه رفتن مردی را می‌بینید که به دلیل تصادف توانایی راه رفتن را از دست داده و به لطف اسکلت بیرونی ExoAtlet توانسته در مراسم ازدواجش راه برود.

منبع: Robohub