اسکلت بیرونی توان‌افزای Guardian XO، ساخت شرکت Sarcos، با هدف افزایش توان و ایمنی کارگران توسعه یافته است. این اسکلت بیرونی رباتیک به کاربر اجازه می‌دهد تا ۹۰ کیلوگرم بار را بدون خستگی و آسیب حمل کند. سال پیش این شرکت اعلام کرده بود پیش از سال ۲۰۲۰، اسکلت بیرونی صنعتی خود را به صورت تجاری ارائه می‌دهد. ماه پیش، Sarcos اگزواسکلتون‌های فعال و رباتیک که توسعه داده‌است را به نمایش گذاشت. Guardian XO، نتیجه سی سال تجربه شرکت Sarcos و ۳۰۰ میلیون دلار سرمایه‌گذاری است. برای آشنایی با این اسکلت بیرونی توان‌افزا با مجله‌ی فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
اسکلت بیرونی Guardian XO چگونه کار می‌کند؟
لباس رباتیک Guardian XO، دارای ۲۴ درجه‌‌ی آزادی است. هنگامی که کاربر این لباس را می‌پوشد، تنها وزنی برابر با ۴٫۵ کیلوگرم احساس می‌کند. با این حال، همان‌طور که بیان شد کاربر توانایی بلند کردن ۹۰ کیلوگرم بار را خواهد داشت. اسکلت بیرونی وزن خود را تحمل می‌کند و این وزن را به کاربر منتقل نمی‌کند. کاربر اسکلت بیرونی را نمی‌پوشد بلکه در قالب لباس رباتیک قرار می‌گیرد. بنابراین، با اینکه این اگزواسکلتون سنگین و بزرگ به نظر می‌رسد اما کاربر این وزن را احساس نمی‌کند. این اگزواسکلتون برقی و مکانیکی است و با باتری‌های قابل تعویض کار می‌کند. بدون بار، باتری تا ۲ ساعت شارژ دارد. جایگزینی باتری‌ها با باتری جدید زمان بسیار کمی طول می‌کشد.
یکی از ویژگی‌های برتر Guardian XO برداشتن وزن خود از دوش کاربر است. سامانه‌ی کنترلی این لباس رباتیک با به کارگیری حسگرهای نیرو، حرکت کاربر را شناسایی می‌کند و حرکت اسکلت بیرونی را با حرکت کاربر هماهنگ می‌کند. اگر کاربر یک قدم بردارد، اسکلت بیرونی نیز یک قدم بر می‌دارد. اگر دست کاربر جلوو عقب برود، بازوی رباتیک نیز هماهنگ با کاربر حرکت می‌کند. هیچ تاخیری در این فرآیند وجود ندارد. در نتیجه، کاربران در طول زمان کمی، با سامانه‌ی اسکلت بیرونی به راحتی هماهنگ می‌شوند.
اگرچه اسکلت بیرونی ابزاری است که کاربر را قوی‌تر می‌کند با این حال همچنان کاربر باید با آگاهی و کنترل کامل بارها را جابه‌جا کند. میزان کمک موردنیاز کاربر از طریق پنل کاربری گرافیکی که در نزدیکی مچ دست چپ کاربر قرار دارد، قابل تنظیم است.
آیا اسکلت بیرونی Guardian XO ایمن است؟
شرکت Sarcos معیار ایمنی را نخستین اولویت خود قرار داده است. برای نمونه برای حرکت بازوی اگزواسکلتون، کاربر باید گیره‌های محرک را نگه دارد. اگر به هر دلیلی کاربر گیره‌ها را رها کند، بازوی اسکلت بیرونی بدون حرکت باقی می‌ماند. این ویژگی حتی برای حالتی که کاربر در حال حمل کردن بار است و می‌خواهد به تلفن همراه خود پاسخ دهد نیز مفید و کاربردی است. بازوی اسکلت بیرونی بار را بدون حرکت نگه می‌دارد تا کاربر به کار خود رسیدگی کند.
سرعت حرکت مفصل‌های اسکلت بیرونی محدود شده است. در نتیجه کاربر نمی‌تواند حرکت ناگهانی و پرسرعت انجام دهد. اگر توان سامانه‌ی اسکلت بیرونی به هر دلیلی تامین نشود و توان خود را از دست بدهد، اندام Guardian XO به آرامی به حالت خود باز می‌گردد نه به صورت ناگهانی. محدوده‌ی حرکتی مفاصل لباس رباتیک از محدوده‌ی حرکتی اندام بدن انسان فراتر نمی‌رود. بنابراین اسکلت بیرونی نمی‌تواند در زاویه‌ای حرکت کند که به مفاصل بدن کاربر آسیب وارد شود. سرعت حرکت اتصالات اسکلت بیرونی برای دویدن مناسب است. با این حال این ویژگی به دلیل ملاحظات ایمنی محدود شده است.
این پرسش وجود دارد که آیا احتمال آسیب‌دیدگی کاربر Guardian XO هنگام افتادن او وجود دارد؟
به دلیل اینکه انسان کنترل و هدایت این اگزواسکلتون را برعهده دارد احتمال خطر بسیار کم است. نیاز نیست که سامانه‌ی رباتیک برای حفظ تعادل برنامه‌ریزی شود بلکه کاربر انسانی این کار را به صورت طبیعی انجام می‌دهد. حالتی که فردی بخواهد تعادل کاربر را بر هم بزند و او را به زمین بزند بدون داشتن اسکلت بیرونی و با وجود آن یکسان است زیرا کاربر در هر دو حالت تعادل را خود حفظ خواهد کرد. شرکت سازنده ادعا می‌کند حتی اگر کاربر به زمین بیفتد، Guardian XO به صورت محافظ عمل خواهد کرد و کاربر آسیب نمی‌بیند.
یکی دیگر از نگرانیها، چگونگی عملکرد Guardian XO هنگام حضور تعداد زیادی از مردم در اطراف آن است. ممکن است در محیط‌های کوچک و در نزدیکی اشیای شکننده حضور این لباس مشکل ایجاد کند.
بازدهی انرژی و قابلیت اطمینان
Guardian XO در حالت کاملا فعال، توانی برابر با ۵۰۰ وات مصرف می‌کند. حالت کاملا فعال به معنی حمل کردن بار ۷۳ کیلوگرمی با سرعت حدود ۵ کیلومتربر ساعت است. برای مقایسه می‌توان ربات DURUS شرکت SRI را درنظر گرفت که تنها در هنگام راه رفتن توان ۳۵۰ وات مصرف می‌کند. کریس بوفیت (Chris Beaufait) مدیر ارشد اجرایی Sarcos، بازدهی بالا را از برتری‌های محصول شرکت می‌داند. مکانیزم بازیابی انرژی، کاهش تعداد بردهای جداگانه و ایجاد یک برد مجتمع باعث افزایش بهره‌وری سامانه شده است.
بن ولف توضیح می‌دهد نسخه‌های آینده XO، توانایی حرکت بر سطح‌های با چالش بیشتر و زمین‌های گلی و برفی و یخی را خواهد داشت. همچنین قادر خواهد بود از پله‌ها بالا و پایین برود. با این وجود بن ولف عقیده دارد که اسکلت بیرونی یک سامانه‌ی پیچیده است و هنوز مشخص نیست در دنیای واقعی و سناریوهای مختلف چگونه عمل خواهد کرد.
کاربردهای Guardian XO
هدف ساخت این اسکلت بیرونی افزایش توانایی نیروی انسانی در کارهای تکراری و حمل بارهای سنگین است. این مشاغل معمولا به صورت کاملا رباتیک و خودکار نیستند چرا که به مهارت‌های انسانی نیاز دارد یا حداقل خودکار کردن برخی شغل‌ها مقرون به صرفه نیست. در تعدادی از شغل‌ها به نیروی انسانی فشار کاری بسیاری وارد می‌شود. این‌گونه شغل در کوتاه‌مدت و بلندمدت برای نیروی انسانی مشکلات جدی ایجاد می‌کند. برای نمونه، آسیب‌های فیزیکی حاد و کمردرد، بهره‌وری کارگران را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر، مشکلات پزشکی آن‌ها بیش از پیش خواهد شد. بسیاری از کارگران بین ۵ تا ۸ سال بهره‌وری قابل قبولی دارند و پس از آن به دلیل آسیب‌های فیزیکی، به طور دائمی قادر به کار کردن نیستند.
حضور اسکلت‌های بیرونی می‌تواند بهره‌وری و طول زمان فعالیت کارگران را افزایش دهد. در واقع، اسکلت بیرونی کارهای قدرتی را از نیروی انسانی می‌گیرد و کارهای نیازمند مهارت و تجربه جایگزین آن می‌شود. بهره‌وری نیروی انسانی با کمک لباس‌های توان‌افزا ۴ تا ۱۰ برابر افزایش پیدا می‌کند. این بدین معنی است که یک کاربر اسکلت بیرونی کار ۴ تا ۱۰ نیروی انسانی را بدون خستگی و فشار انجام می‌دهد. از دید دیگر، اگر یک نیروی انسانی بتواند یک مرتبه، بار ۵۰ کیلوگرمی را حمل کند با اسکلت بیرونی تعداد دفعات حمل بار زیاد می‌شود. هدف صنعت اسکلت بیرونی توان‌افزا حذف نیروی انسانی نیست بلکه افزایش بهره‌وری و بهبود شرایط کار است. Sarcos تلاش می‌کند نمونه‌های جدید لباس رباتیک برای اندازه‌ها و سایزهای مختلف متناسب شود. نسخه‌های کنونی تنها برای اندازه‌های محدودی قابل استفاده هستند.
قیمت و در دسترس بودن
قیمت اجاره یک اسکلت بیرونی مدل Guardian XO برابر با ۱۰۰ هزار دلار است. Sarcos در ماه ژانویه نخستین نمونه‌های اسکلت بیرونی خود (مدل آلفا) را برای مشتریان ارسال خواهد کرد. مشتریان Sarcos شرکت‌های بزرگ صنعتی و ارتش آمریکا هستند. می‌توان محصول جدید Sarcos را یک ربات انسانی دانست که از یک انسان برای سامانه‌ی فرمان وهدایت خود بهره می‌برد. این شرکت بر این باور است که برای افزایش بهره‌وری اتوماسیون کارخانه‌ها و شرکت‌ها باید ترکیبی از هوش انسانی همراه با قدرت و خستگی‌ناپذیری ربات‌ها تقویت شود.
سه سال پیش، اسکلت بیرونی XO هزینه بسیار بالایی داشت. هم‌اکنون اندازه، توان مصرفی، وزن و هزینه همه قطعات به نقطه‌ای رسیده‌اند که می‌توان آن را به صورت تجاری ارائه کرد. یکی از خدمات محصول اعزام مهندس همراه با آن است. در واقع می‌توان Guardian XO را یک مجموعه خدمات دانست نه فقط یک محصول.
بیشتر بخوانیم:
>>جدیدترین اسکلت بیرونی Sarcos Robotics و کاهش چشمگیر مصرف انرژی
>>اسکلت فعال و سنگین شرکت Sarcos پیش از سال ۲۰۲۰ روانه بازار می شود
>>اسکلت بیرونی چگونه به حفظ سلامت کاربران عادی و بهبود بیماران کمک می‌کند؟
منبع: spectrum.ieee
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»
