بیماری‌های ناشی از وضعیت بد بدنی در محیط کار چالش مهمی در زمان حاضر هستند. با پوشیدنی PowerGrasp می‌توان از این بیماری‌ها پیشگیری کرد. PowerGrasp یک اسکلت بیرونی پارچه‌ای است که ارگونومی مناسب بدن و پشتیبانی از بدن را به کاربر عرضه می‌کند. Fraunhofe IPK طراح این وسیله است و هنوز در حال بهبود بخشیدن به طرح آن است. در ادامه این نوشتار از مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی با این اسکلت بیرونی بیشتر آشنا می‌شویم.
جامعه ما رو به افزایش سن دارد. تغییرات سنی چیزی نیست که در آینده رخ دهند. هم اکنون در حال رخ دادن هستند. این مساله با در نظر گرفتن حرکات بدنی به سادگی قابل درک است. آمار بیماری‌های استخوانی-عضلانی پیوسته در حال افزایش است. این بیماری‌ها به غیبت دائم یا موقت از محیط کار می‌انجامد. همچنین سبب می‌شود برنامه ریزی برای آینده شخص دشوار باشد. برای کارفرمایان کمبود نیروی کار نتیجه این بیماری‌هاست. پس خستگی، پارگی و آسیب تاندون و عضلات چالش مهمی برای اجتماع است.
فردی که سی سال از عمر خود را صرف کار می‌کند حق دارد محیطی کاری مناسب و با ارگونومی درست را طلب کند. محیط کاری ایمن و آموزش‌های ارگونومی نیمی از راه هستند. مابقی راه به ارائه خدمات مناسب و خودکار اختصاص دارد. اما حتی ادغام تجهیزات رباتیک(مانند عضلات پوشیدنی بالاتنه) در محیط کاری هم نمی‌تواند از صددرصد آسیب‌های محیط کار پیشگیری کند. چراکه همه چیز را نمی‌توان خودکار کرد. در حال حاضر انسان نسبت به ربات برتری شناختی، استعداد و انعطاف دارد. به همین علت امور بسیاری در محیط کار را نمی‌توان توسط ربات‌ها انجام داد. اما ارگونومی باید توسط تجهیزات خودکار تامین شود. تجهیزاتی که به اندازه خود انسان انعطاف داشته باشند.
انسان و ماشین
این‌جاست که پای سامانه‌های پشتیبانی از بدن وسط می‌آید. تفاوتی بین سامانه‌های پشتیبانی ارگونومی صرف و سامانه‌های سنتی تامین نیرو وجود دارد. سامانه‌های پشتیبانی ارگونومی با استفاده از حسگرهایی کار می‌کنند که حرکات را تشخیص می‌دهند. سپس هرگاه کاربر با حرکات خود بدن را در وضعیت نامناسبی قرار دهد، به وی گوشزد داده می‌شود. مثال این وسایل Ergo-Jack است که یک ارتز تولید شده توسط Fraunhofer IPK است.
اما این سامانه‌ها محدودیت‌هایی دارد. به عنوان مثال در حین انجام برخی امور حفظ وضعیت ارگونومیک برای بدن ممکن نیست. به عنوان مثال کار روی ماشینی که بالای سر کاربر قرار دارد. اسکلت‌های بیرونی فعال و غیرفعال برای رسیدگی به این مشکل سعی در تامین نیروی مورد نیاز کاربر دارند.
اسکلت بیرونی منفعل و انتقال نیروی اضافی وارد بر بدن کاربر
اسکلت بیرونی منفعل این کار را با اجزای مکانیکی و فنر انجام می‌دهد. این ادوات به نوعی نیروی اضافی که کاربر هنگام کار تحمل می‌کند را به قسمت‌های دیگر بدن منتقل می‌کنند. اما این نوع بازهدایت نیرو هم ایرادهای خاص خود را دارد. حرکاتی که نیازمند کاهش فشار روی بدن نیستند نیز به همان اندازه پشتیبانی دریافت می‌کنند. در این موارد کاربر نیروی مضاعفی صرف کند تا عملکرد دستگاه را خنثی کند.
اسکلت بیرونی فعال و حفاظت از بدن
از طرف دیگر اسکلت‌های بیرونی فعال دارای اجزای الکتریکی و محرک‌های پنوماتیک هستند. حرکات توسط یک قسمت هدایتگر یا حسگرهای تعیین کننده فشار عضلات تامین می‌شود. ایراد این سامانه‌ها سنگینی، قیمت بالا، سفتی و سختی سامانه و وجود احتمال آسیب به علت عدم کارکرد صحیح است. بنابراین هر دو سامان فعال و غیر فعال محدودیت کاربرد دارند. به همین سبب بکارگیری این سامانه‌ها اجباری نیست. اما PwerGrasp بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کند.
PowerGrasp و کار با هوای گرم و فشرده
اگر یک اسکلت بیرونی را پوشیده باشید، می‌دانید که قرار گرفتن وسط یک فیلم علمی تخیلی چه حسی دارد. در مورد PowerGrasp اما قسمت‌های پیچیده وجود ندارد. چراکه این اسکلت بیرونی دو قسمتی بازو، که مثل یک جلیقه پارچه‌ای پوشیده می‌شود، تقریبا هیچ بخش سختی ندارد. در عوض آزاد کردن نیرو با اعمال هوای فشرده انجام می‌شود. درک این عملیات بسیار ساده است. حرکات کاربر با حسگرهایی تشخیص داده می‌شود و توسط واحد کنترل پردازش می‌شود. فشار هوا نیز روی قسمت شانه برای پشتیبانی از حرکت و ایجاد قدرت اعمال می‌شود.
کپسول هوای در این مورد به سرعت تعویض می‌شود. پر کردن مجدد آن نیز تنها یک دقیقه زمان نیاز دارد.
این سامانه به هیچ تنظیم، درجه بندی یا تصحیح پیش از کار نیاز ندارد. بنابراین کاربر می‌تواند بلافاصله با آن کار کند. PowerGrasp برای ۵۰ تا ۱۵۰ چرخه کاری بالای سر طراحی شده است. پس از آن باید سیلند خالی هوا را تعویض کرد. یا ان را مجدد پر کرد. این کار به چند قدم ساده نیاز دارد.
برتری PowerGrasp نسبت به اسکلت های بیرونی سخت
خطر آسیب مرتبط با اسکلت‌های بیرونی سنتی در این دستگاه رفع می‌شود. چراکه کاربر می‌تواند نیروی دستگاه را خنثی کند یا بر آن غلبه کند. بنابراین در صورت کارکرد نادرست دستگاه، خطری نیست. بر خلاف اسکلت‌های بیرونی که ۱۵ تا ۲۰ کیلوگرم هستند این دستگاه ۶.۵ کیلوگرم است. به جای یک چهارچوب حجیم در قسمت پشت و کمر تنها سامانه فشرده سازی هوا، باتری قابل شارژ و سامانه کنترل قرار دارد. همین طرح را می‌توان برای سایر قسمت‌های بدن هم به کار برد. این مفهوم توسط Fraunhofer IPK برای نمایش کابرد اسکلت بیرونی شانه و عضلات بازو به کار گرفته شده است. در واقع یک اسکلت بیرونی تنها برای بازو و کار بالای سر ساخته شده است.
پشتیبانی خلاقانه PowerGrasp
PowerGrasp نیاز انسان در مورد انعطاف‌پدیری و خلاقیت را با طراحی قوی و ارگونومیک برطرف کرده است. این اسکلت بیرونی نه تنها نیروی اضافی مورد نیاز کاربر(که در دستگاه‌های پیشین مرسوم بود) را تامین می‌کند، بلکه با سامانه کنترل کننده قابل اعتماد خود موقعیت‌های مختلف را مدیریت می‌کند و نیروی اضافی را از بدن کاربر دور می‌کند. در آینده الگوریتم خاص این سامانه به خستگی کاربر با افزایش نیروی کمکی پاسخ مناسب خواهد داد. PowerGrasp در حال حاضر پیشرفت است و تولید کنندگان آن قصد دارند ارگونومی کاری، راحتی دستگاه و حداقل خطا را برای دستگاه خود تضمین کنند.
تسکین بیماران قطع عضو دیابتی با پروتزهای رباتیک مبتنی بر ریزسیال
استارت آپ های برتر در زمینه درمان بیماری پارکینسون
دانشجویانی که فناوری را برای حمایت از افراد دچار معلولیت به خدمت میگیرند
منبع: ipk.fraunhofer
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
