شاید شما نیز در دسته کسانی هستید که برای نخستین بار نام اسکلت بیرونی را شنیده‌اید. شاید با این دستگاه آشنایی دارید اما به دنبال جزئیات بیشتری هستید. بنابراین در یک سری مقاله از مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی به معرفی جزئیات اسکلت‌های بیرونی از زبان فعالان و منابع معتبر این شاخه از فناوری خواهیم پرداخت. در ادامه این نوشتار به تعاریف ابتدایی و تمایز دستگاه‌های فعال و غیر فعال خواهیم پرداخت.
تعریف اسکلت بیرونی یا لباس بیرونی
واژه اگزواسکلتون منشا یونانی دارد و شامل دو بخش exo به معنای خارج یا بیرونی و skeletos به معنای بدن خشک شده می‌باشد. یک اسکلت بیرونی یا لباس رباتیک (robotic suit) با موتور یا قطعات مکانیکی عملگری است که روی بدن قرار می‌گیرد و به عنوان پشتیبان مرکز بدن عمل می‌کند. در آینده فناوری اسکلت بیرونی بیشتر رواج خواهد یافت و زیر مجموعه Augmented Mobility قرار می‌گیرد. در فارسی از ترجمه این عبارت به صورت اسکلت بیرونی استفاده خواهیم و کرد و در ادامه این نوشتار نیز با همین عنوان به این دستگاه اشاره خواهیم کرد. برای مرور اخبار اسکلت بیرونی از شما دعوت می‌کنیم به این فهرست مراجعه کنید.
مختصر و مفید
اسکلت‌های بیرونی کارائی کاربران بدون اختلالات فیزیکی را بیشتر ساخته و تحرک بدنی کاربران دارای ناهنجاری‌های حرکتی را برطرف می‌سازد.
چه کسی اسکلت بیرونی را اختراع کرد؟
قلمرو حیوانات زمینه‌ای برای بسیاری از اختراعات بشر بوده است. اساسا حیوانات دارای اندام حرکتی دست و پا از اسکلت بیرونی استفاده می‌کنند. به طور مثال می‌توان از سخت پوستانی مانند خرچنگ و بندپایان نام برد. این حیوانات اسکلت یا استخوان داخلی ندارند بنابراین از این نوع اسکلت به عنوان چهارچوب اتکا استفاده می‌کنند.
شاید تلاش Hardiman برای ساخت یک اسکلت بیرونی مکانیکی را بتوان نخستین تلاش بشر برا ی ساخت یک دستگاه نوین اسکلت بیرونی دانست. شرکت General Electric اسکلت بیرونی Hardiman را در سال ۱۹۶۵ ساخت. این وسیله قرار بود به کاربر قدرت کافی برای بلند کردن بارهایی به سنگینی ۶۸۰ کیلوگرم را اهدا کند. اما کاربران قادر به هدایت این وسیله نبودند. به همین دلیل پروژه Hardiman ناتمام رها شد. ( برای مشاهدات مقالات مرتبط با Hardiman می‌توانید از این فهرست استفاده نمایید.)
موسسه Fraunhofer برای ساخت و طراحی فناوری با نام The Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology نخستین موسسه پژوهشی جهان بود که موفق به ساخت یک تحریک‌گر قدم زدن با نام HapticWalker شد. HapticWalker قرار بود به بیماران سکته مغزی برای یادگیری دوباره راه رفتن کمک کند. نخستین اسکلت بیرونی بدون سامانه راننده توسط یک مخترع روسی با نام Nicholas Yagn در سال ۱۸۹۰ به ثبت رسیده بود. این سامانه دو نفر موازی با پاهای کاربر داشت که سرعت حرکت سربازان پیاده نظام را زیاد می‌کرد.
پیشرفت اسکلت بیرونی تا امروز
در کنار سایر پیشرفت‌های اواخر قرن بیست و یکم، بودجه DARPA برای برنامه خاص اسکلت بیرونی یا Exoskeleton for Human Performance Augmentation Program 6 به پیشرفت فناوری اسکلت بیرونی رباتیک برای پایین تنه کمک کرده است. به طور خاص می‌توان به اسکلت بیرونی پایین تنه Berkeley و Sarcos Guardian XO اشاره کرد که نیروی کاربر را زیاد می‌کنند و به کاربر کمک می‌کند با زحمت کمتری بار را حمل کنند. فناوری این وسایل در سایر بخش‌ها مانند صنعت و پزشکی هم به کار گرفته شده است. (برای اخبار اسکلت‌های بیرونی پشتیبانی شده توسط DARPA به این لینک مراجعه نمایید.)
اسکلت بیرونی چگونه کار می کند؟
به طور ساده کارکرد اسکت بیرونی را می‌توان این طور خلاصه کرد: اسکلت‌های بیرونی امروزی به سادگی سوار می‌شوند و در بخش Industry4 به عنوان ادوات حافظ سلامت شغلی و در بخش پزشکی به کار می‌آیند. به خصوص در بخش توانبخشی، اسکلت‌های بیرونی موتوری برای پایین تنه استفاده می‌شوند. برای مثال بیماران دارای علائم پاراپلژی، MS و یا فلج پس از سکته از این سامانه‌ها بهره خواهند برد. (اخبار توانبخشی در مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی در اینجا قابل مشاهده است.)
در حال حاضر اسکلت‌های بیرونی برای بالاتنه، اسکلت بیرونی رباتیک پا و دستکش‌های اسکلت بیرونی در نقاط مختلف دنیا در دست ساخت است. برای بخش توانبخشی و در کلینیک‌های توانبخشی اسکلت‌های بیرونی به طور محدود و به طور محلی در دسترس است. در این مراکز اسکلت بیرونی دستگاهی است که در زمان نقاهت بیماری به بیماران خارج بیمارستان کمک می‌کند که توانایی بدنی خود را بازیابند.
اسکلت بیرونی توانبخشی، و شخصی جایگزین ارتز
با پیشرفت فناوری باتری‌ها و طول عمر آنان، در عصر حاضر اسکلت بیرونی به عنوان دستگاهی شخصی نیز به کاربران خود کمک می‌کند. کاربران اسکلت بیرونی می‌توانند بایستند، به طور مستقل راه روند و برای استفاده دائمی و شخصی در محیط شخصی کاربر در دسترس هستند.
در بخش پزشکی، به طور مثال برای بیماران پاراپلژی، اسکلت بیرونی می‌تواند یک گزینه دیگر برای کمک به بیمارانی باشد که آسیب‌های اسکلتی-عضلانی یا عصبی بدن آنان حرکتشان را محدود کرده است. تحرک در این بیماران بیشتر با ارتز انجام می‌شود.
در بیماران پاراپلژی کامل با آسیب نخاعی بالای بخش میانی نخاع،T ، اسکلت بیرونی جایگزین ارتز است. بیماران پاراپلژی ناقص ارتز را می‌توان حتی برای آسیب بالای نقطه T12 در نخاع نیز به کار برد. در این صورت ارتز تحرک بیمار را افزایش می‌دهد.
طراحی اسکلت بیرونی به کاربرد آن و ناحیه‌ای از بدن بستگی دارد که اسکلت بیرونی آن را پشتیبانی می‌کند. اسکلت‌های بیرونی براساس نوع نیروی پشتیبانی کننده به دو دسته تقسیم می‌شوند: اسکلت بیرونی فعال و غیر فعال (منفعل)
چگونه اسکلت های بیرونی را تمیز می دهیم؟
سامانه پیشران یا Drive
سامانه تامین نیروی اسکلت‌های بیرونی فعال یک سامانه الکتریکی و یا پنوماتیک است. فنر و اجزای غیرموتوری مختلف از یک اسکلت بیرونی غیرفعال پشتیبانی می‌کنند. اسکلت بیرونی غیرفعال به نیروی خارجی برای حرکت نیاز ندارد. سامانه‌های باتری دارد یا سیلندرهای گاز اسکلت بیرونی فعال دو امکان برای تامین نیروی وسیله هستند.
لازم به ذکر است که وزن اسکلت بیرونی فعال به مراتب از وزن اسکلت بیرونی غیر فعال( ۱۵ کیلوگرم و بیشتر) بیشتر است.
نواحی پشتیبانی شونده بدن
اسکلت بیرونی از دست، شانه، میان تنه و پاها پشتیبانی می‌کند.
اسکلت بیرونی بر اساس نوع پشتیبانی
برخی اسکلت‌های بیرونی قدرت بدنی کاربر خود را افزایش می‌دهند. دسته ای از اسکلت‌های بیرونی تحمل کاربر و پایداری او هنگام انجام کار برای زمان هر چه بیشتر را بهبود می‌بخشند. برخی نیز سرعت حرکت کاربر را افزایش می‌دهند.
اسکلت بیرونی منفعل برای اصلاح حالت بدن در هنگام بلند کردن اشیا یا نشستن به کار می‌رود. همچنین وزن اشیا سنگین یا ابزار کار را تحمل می‌کند. در مورد کارهایی که بالای سر انجام می‌شود پشتیبانی از وزن ابزار کار مهم است. اسکلت بیرونی فعال اما هنگام بلند کردن اجسام فشار و باری روی بدن کاربر را از بدن وی دور می‌کند.
تمایز میان اسکلت بیرونی فعال و غیر فعال به صورت خلاصه:
اسکلت بیرونی منفعل از تلاش مضاعف کاربر پیشگیری می‌کند. این وسیله با پشتیبانی از دستان هنگام جابه‌جایی بار به کاربر خدمت می‌کند.
اسکلت بیرونی فعال با یک منبع انرژی خارجی کار می‌کند. این ادوات نسبت به نوع منفعل خود پویاتر هستند و گستره‌ی کاربردی بیشتری دارند.
منفعل و فعال بودن وسیله را می‌توانید از روش دستگاه برای تامین انرژی هنگام کار تشخیص دهید.
پوشیدنی ها برای تامین ایمنی در محیط کار
حضور شرکت پداسیس در نمایشگاه بین المللی ایران هلث
منبع: ORTHEXO
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»
