در محیط‌های صنعتی اسکلت‌های بیرونی برای انجام کارهای تکراری به کار می‌روند. پس دستگاهی لازم است که بتواند یک کار خاص را پشتیبانی کند. اما در محیط‌های ساختمانی پشتیانی از کاربری لازم است چندین وظیفه مختلف را انجام می‌دهد. به همین دلیل اسکلت بیرونی ساخت و ساز پیچیده‌تر است. اینک پژوهشگران برای ساخت یک اسکلت بیرونی هوشمند مناسب محیط ساخت و ساز گروهی از دانشگاه‌های LSU و Rutgers تشکیل داده‌اند. برای آشنایی با این گروه و طراح ایشان با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
چرا اسکلت بیرونی ساخت و ساز مفید است؟
به گزارش دفتر نظارت بر سلامت و امنیت کاری یا OSHA، هر ساله یکی از ۱۰ کارگر محیط ساخت و ساز دچار آسیب می‌شود. ۲۱ درصد نرخ جانباختان در حین کار نیز به محیط ساخت و ساز مربوط است. با امید به افزایش امنیت و بهره‌وری محیط کار، Hao Wang استادیار دانشکده Bert S. Turner برای مدیریت ساخت در (دانشگاه ایالتی لوئیزیانا) LSU، مسئول هماهنگ تحصیلات تکمیلی و فریدون آقازاده، استاد مهندسی صنعتی در LSU، در همکاری با دانشگاه Rutgers به دنبال روشی برای استفاده از فناوریهای رباتیک، مانند اسکلت‌های بیرونی، در محیط‌های کاری هستند.
دریافت بودجه برای پژوهش روی اسکلت بیرونی ساختمانی
این گروه به تازگی ۱۵۰ هزار دلار از بنیاد علوم ملی دریافت کردند. این پژوهانه با شناخته شدن این طرح به عنوان یکی از ۱۰ طرح برتر برنامه Future of Work at the Human-Technology Frontier یا FW-HTF به ایشان اعطا شده است. این پژوهانه به دانشگاه‌های LSU و Rutgers فرصتی یکساله برای تشکیل گروهی پژوهشی را با هدف دریافت پژوهانه ۳ میلیون دلاری در ماه مارس خواهد داد. تا کنون شرکت‌های انگشت‌شماری برای استفاده از فناوری اسکلت بیرونی در محیط کار دست به کار شده‌اند.
طرح ارائه شده در FW-HTF سه جز اساسی دارد. ساخت یک اسکلت بیرونی سبک، انعطاف‌پذیر، کارا و انطباق پذیر با کاربران محیط ساختمانی؛ طراحی یک مدل بر پایه یادگیری ماشین و آموزش آن در محیط کار؛ و آغاز یک همکاری بین رشته‌ای و یافتن شرکا و سهامداران فعال در صنعت ساخت.
تفاوت اسکلت بیرونی ساخت و ساز با اسکلت های بیرونی صنعتی
به گفته آقازاده خستگی، انجام فعالیت‌های سنگین و خارج از توان فرد، و عدم آموزش در محیط کار سبب آسیب دیدگی می‌شود. اگر فرد ظرفیت انجام کار فیزیکی را نداشته باشد، باید نیروی کمکی دریافت کند. این کار زمینه اصلی طرح اسکلت بیرونی در FW-HTF است.
Wang به عنوان بازرس اصلی این طرح کار می‌کند. به گفته وی با توجه به کم بودن اسکلت‌های بیرونی تجاری در بازار، و با توجه به اینکه محیط‌های کارخانه‌ای و صنعتی مشتریان طرح‌های اسکلت بیرونی تجاری سازی شده هستند، اسکلت بیرونی ساخت و ساز یک فناوری با دینامیک جدید و است و پیچیده‌تر است.
اینک در حال کاوش اسکلت بیرونی شخصی یا فناوری رباتیک هستیم. در کارخانه‌ها، احتمالا یک کارگر کار مشابهی را هزار بار در روز تکرار می‌کند. عملی تکرار شنده که برای یک اسکلت بیرونی عالی است. زیرا طرح اسکلت بیرونی تنها برای یک عملیات وظیفه است. محیط ساخت و ساز خیلی متفاوت است. باید بتوانید از پله بالا بروید، راه بروید، چمباتمه بزنید، و دست خود را به میزان متفاوتی، بسته به پیشه خود، بالا ببرید.این مورد طراحی اسکلت بیرونی را دشوار می‌کند چون به چیزی نیاز دارید که در همه امور کمک کننده باشد. ما در حال جست و جوی روش ساخت اسکلت بیرونی به اندازه کافی هوشمند هستیم که نوع کار ساخت و ساز کارگر را تشخیص دهد و سطح نیرو را با آن تنظیم کند و راهبرد مناسب برای بهینه‌ترین کمک در کار انتخاب کند.
Hao Wang
تفاوت اسکلت بیرونی ساخت و ساز با اسکلت های بیرونی پزشکی و نظامی
Wang و آقازاده پیشه هر کارگر ساختمانی را برای ساخت و آموزش اسکلت بیرونی مناسب امور مختلف ساختمانی مطالعه می‌کنند. آنان در مورد پشتیانی از بالاتنه و یا پایین تنه و میزان پشتیبانی تصمیم می‌گیرند.
به گفته Wang در کاربردهای نظامی و پزشکی یک اسکلت بیرونی پایین تنه برای پیشگیری از افتادن و پشتیبانی از قسمت پایین استفاده می‌شود. اما در محیط ساخت و ساز چمباتمه زدن و زانو زدن به دفعات با یک اسکلت بیرونی نامیزان مقاومت زیادی از جانب اسکلت بیرونی به کاربر تحمیل می‌شود. خصوصا اگر میزان نیروی پشتیبانی و راهبرد کمکی به درستی انتخاب نشود. ربات باید هوش کافی برای تشخیص وظیفه کاربر و پیش‌بینی حرکت بعدی وی داشته باشد تا بتواند انطباق لازم را فراهم کند.
بدنه فلزی اسکلت بیرونی تنها برای افزایش ایمنی کارگران نیست. بلکه زمان کاری را نیز طولانی‌تر می‌کند.
آیا نیاز جامعه در بخش ساخت و ساز اسکلت بیرونی ساختمانی را توجیه می‌کند؟
با کمک اسکلت بیرونی کارگران سالمند همچنان کار می‌کنند. به این صورت زمانیکه کارگران جوان‌تر وارد می‌شوند، از کارگران بزرگ‌تر باتجربه‌تری آموزش می‌گیرند که دانش بیشتری برای انتقال دارند.
Hao Wang
این گروه انگیزه این طرح را کمبود نیروی کار در ایالات متحده می‌داند. در سواحل خلیجی تگزاس، لویزایانا، می‌سی‌سی‌پی، آلباما و فلوریدا عملیات ساخت و ساز بسیار انجام می‌شد. اما کارگر کافی وجود ندارد. این مشکل به علت کهولت سن نیروی کار، بازنشستگی زودتر از موعد به علت آسیب فیزیکی و کاهش نیروی جوان در این بخش بوده است.
طول عمر مردم بلند است پس جامعه باید به آنان کمک کند تا به کار خود ادامه دهند. برای تحقق این هدف جامعه و صنعت باید دست به دست یکدیگر دهند.
فریدون آقازاده
با وجود اسکلت بیرونی برای کاهش صدمات کاری، کارگران ساختمانی می‌توانند سالیان سال و با امنیت و کارایی بالا کار کنند. گروه وانگ و آقازاده این طرح را آغازی برای ورود بانوان به کارهایی می‌دانند که پیش‌تر در انحصار آقایان بود.
یکی از مشکلاتی که باید به آن پرداخته شود هزینه اسکلت بیرونی و کارکرد ایمن آن در شرایط آب و هوایی مختلف است. زیرا این اسکلت بیرونی با باتری کار خواهد کرد.
در آینده‌ای که Wang ترسیم می‌کند اسکلت بیرونی در اندازه‌های مختلف خرده‌فروشی‌ها عرضه می‌شود. وی قصد دارد دستگاهی هوشمند و انطباق‌پذیر با هر کس را مناسب کارهای مختلف بسازد.
در حال حاضر پژوهشگران طرح اسکلت بیرونی ساختمانی به دنبال همکاری با شرکت‌های صنعتی و مراکز تجاری-آموزشی ناآشنا با این فناوری هستند. شرکت‌هایی که به آنان در ساخت محصولی بهتر یاری دهند.
در زمینه اسکلت‌های بیرونی صنعتی در مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی:
شرکت Boston Engineering و تحلیل اسکلت های بیرونی
Ekso Bionics از اسکلت بیرونی پیشرفته و راحت EVO رونمایی کرد
نگاهی بر مزایا و معایب اسکلت های بیرونی
منبع: Louisiana State University
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
