انواع اسکلتهای بیرونی و طبقه بندی آنان

Types_and_Classifications_Of_Exoskeletons-620x264 انواع اسکلتهای بیرونی

سامانه‌های اسکلت بیرونی را می‌توان بسته به پرسشهای زیر در دسته‌های گوناگونی جای داد:

  • ۱- با استفاده از وسیلۀ پوشیدنی کدامیک از بخشهای بدن تحریک یا تقویت می‌شوند؟
    • همۀ بدن
    • بالاتنه: بازوها و تنه
      می‌توان این دسته بندی را به بخشها ریزتر نیز تعمیم داد: برخی اسکلتهای بیرونی بر مچ و انگشتان تمرکز دارند و برخی دیگر بر مفصلهای کتف و آرنج
    • پایین تنه: می‌توان این دسته بندی را به بخشها ریزتر نیز تعمیم داد: ران، زانون یا قوزک پا به تنهایی، ران-زانو، ران-قوزک پا، زانو-قوزک پا یا ران-زانو-قوزک پا. جهت حرکت این‌ها نیز می‌تواند در بیش از یک محور باشد.

  • ۲- آیا وسیله منبع انرژی دارد؟
    • اسکلت بیرونی برقی از باتریها یا اتصالهای کابلهای الکتریکی برای راه اندازی حسگرها و عملگرها بهره می‌برند.
      • اسکلتهای بیرونی ثابت (static exoskeletons): برای آنکه وسیله شکل خود را بگیرد عملگرها باید همیشه روشن باشند.
      • اسکلتهای بیرونی پویا (dynamic exoskeletons): نیازی به روشن بودن دائمی عملگرها نیست و وسیله می‌تواند نسبت به نوع ثابت تا چندین برابر صرفه‌جویی بیشتری در مصرف انرژی داشته باشد. این‌گونه اسکلتهای بیرونی بنا بر هدفی که برای آن طراحی شده‌اند بیشتر متمایز می‌شوند.
    • اسکلتهای بیرونی غیر فعال منبع انرژی الکتریکی ندارند و برای هدفهای زیر استفاده می‌شوند:
      • بازتوزیع وزن: فنرها و مکانیزمهای قفل شونده وزن یک شیء را که اطراف بدن کاربر قرار دارد به زمین منتقل می‌کنند.
      • جذب انرژی: اسکلتهای بیرونی قوزک پا که دارای فنر و کلاچ هستند برای بهبود کارایی راه رفتن ساخته شده‌اند. همچنین می‌توان اسکلتهای بیرونی زانو را که مجهز به فنر و دینام هستند برای شارژ باتری به کار برد.
      • کاهش لرزش: برخی از اسکلتهای بیرونی غیر فعال با فنر یا فنر و دمپر به عنوان جاذب شوک (برای اسکی پرسرعت مانند Ski Mojo) یا کاهندۀ لرزش (برای قایقهای تندرو – مانند Marine Mojo) طراحی شده‌اند.

  • ۳- آیا قابلیت جابجایی دارد؟
    • ثابت: وسیله در یک جا به صورت ثابت مثلاً به دیوار یا یک چارچوب وصل شده یا با یک قلاب در هوا معلق است.
    • دارای حامی: اسکلت بیرونی به یک ریل که در سقف نصب شده متصل می‌شود و با یک فریم متحرک یا در برخی موارد با یک ربات چرخ دار که کنار آن حرکت می‌کند حمایت می‌شود. این‌گونه ساختارها باعث می‌شود تا بتوان موتورها، کنترلگرها و باتریهای سنگین را جدا از خود اسکلت بیرونی حمل کرد و در عین حال به کاربر اسکلت بیرونی امکان حرکت داد.
    • متحرک: کاربر و اسکلت بیرونی می‌توانند آزادانه و بدون محدودیت در محیط حرکت کنند.

  • ۴- وسیله چگونه کنترل می‌شود؟ (واسط کاربر – ماشین)
    • جوی استیک: برای اسکلتهای بیرونی که به ۱۰۰% انرژی خود برای حرکت نیاز دارند در نظر گرفته شده است.
    • دکمه و صفحۀ کنترل: اسکلت بیرونی از پیش برای کار در حالتهای گوناگون برنامه‌ریزی می‌شود. صفحۀ کنترلی الزاماً بر روی اسکلت بیرونی نصب نمی‌شود. برخی از طراحیها در گذشته آن را روی مچ دست قرار می‌دادند یا اینکه آن را داخل حاملهای همراه مانند عصاهای کمکی یا در دست فرد آموزش دهنده یا ناظر که در کنار کاربر حرکت می‌کند قرار می‌دادند.
    • کنترل ذهنی: با استفاده از یک کلاه دارای الکترودهای مغزی
    • با استفاده از حسگر: طراحیهای امروزی اسکلتهای بیرونی تا ۴۰ حسگر گوناگون را برای پایش میزان چرخش، گشتاور، خمش، فشار و ضبط سیگنالهای عصبی بازوها و پاها به کار می‌برند.
    • بدون کنترل: برخی از اسکلتهای بیرونی غیر فعال هیچ گونه دکمۀ کنترلی یا سوئیچ ندارند.

  • ۵- از چه موادی ساخته شده است؟
    • مواد سخت مانند فلزها یا فیبر کربن
    • مواد نرم برای کل سازه (اسکلتهای بیرونی نرم یا پوشیدنی «exo suit»)

  • ۶- بر چه مبنایی ساخته شده؟
    • پروژۀ خانگی و خود انجام (DIY): برخی از بزرگترین شرکتها کار خود را از داخل گاراژها آغاز کرده‌اند.
    • آزمایشگاههای پژوهشی (دانشگاهی)
    • شرکتهای تجاری (صنعتی)
    • دولتها: در حال حاضر تنها کشور چین است که فعالانه ساخت یک اسکلت بیرونی را پیگیری می‌کند. بقیۀ دولتها ممکن است با کمکهای مالی به این گونه کارها کمک کنند. اما بیشتر ترجیح می‌دهند یک مدل کارآمد را بخرند.

راه دیگر دسته بندی اسکلتهای بیرونی آن است که بر اساس هدف ساخت آن‌ها دسته بندی شوند که البته نیاز به نوشته‌ای جداگانه دارد.

منبع: Exoskeleton Report

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *