Nu cu mult timp în urmă, copiii cu o boală neurologică rară au putut să meargă pentru prima dată pe jos datorită unui nou exoschelet robotizat. Aceste dispozitive - care sunt în esență costume robotizate care dau mișcare artificială membrelor utilizatorului - devin o modalitate din ce în ce mai obișnuită de a ajuta oamenii care nu își pot folosi picioarele să meargă. Dar, în timp ce exoscheletele moderne sunt în mare parte dispozitive stângace, grele, noile tehnologii le-ar putea face mult mai ușor de utilizat și mai naturale. Probabil că ați ghicit deja către ce se îndreaptă: piele artificială.
Exoscheletele sunt în dezvoltare încă din anii 1960. Primul exoschelet era un set voluminos de picioare și mănuși cu gheare care nu semănau decât cu un costum de Iron Man. El a trebuit să folosească puterea hidraulicii pentru a ajuta muncitorii industriali să ridice sute de kilograme de greutate. Acest proiect nu a avut succes și nu a funcționat, dar opțiunile care au urmat s-au îmbunătățit din ce în ce mai bine. Astăzi, oamenii pot folosi în cele din urmă exoscheletele pentru a-și îmbunătăți parțial propriile capacități, să învețe să meargă cu ajutorul lor sau chiar să interacționeze cu computerele folosind feedback tactil sau „tactil”.
De obicei, aceste dispozitive constau dintr-un lanț de verigi și articulații de rezistență care funcționează în tandem cu oasele și articulațiile proprii ale unei persoane. Membrele artificiale sunt atașate în siguranță de membrele unei persoane și își continuă mișcările. Exoscheletul poate fi controlat de un computer - de exemplu, dacă efectuează o rutină de fizioterapie - sau prin monitorizarea activității electrice în mușchii utilizatorului și susținerea forței pe care o generează.
Greu și dureros
În ciuda a jumătate de secol de cercetare, exoscheletele încă nu sunt utilizate pe scară largă. Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că erau incomode de purtat pentru perioade lungi de timp, deoarece corpurile oamenilor sunt diferite de costumele, care sunt făcute ca un singur pat procustean. Unele exoschelete se potrivesc mai bine corpului uman, dar dacă articulațiile robotice și articulațiile reale ale utilizatorului nu se rotesc sincronizate, pot rezulta disconfort sau durere. Toate acestea se agravează de rigiditatea fiecărei părți a costumului.
O altă problemă, în special în cazul exoscheletelor superioare ale corpului, este greutatea lor, deoarece sunt realizate din materiale durabile care pot ține greutăți mari și susțin corpul. De asemenea, costumele moderne nu fac față prea bine schimbărilor de temperatură sau de ploaie, ceea ce le face dificil de utilizat în lumea reală. Și oamenii încă nu se pot obișnui cu aspectul lor.
Pentru a face exoscheletele mai practice și mai plăcute de privit, avem nevoie de inovație: trebuie să le facem o „a doua piele”, nu un costum robotizat uriaș. De obicei, exoscheletele folosesc motoare electrice grele, dar actuatoarele ușoare pot fi folosite și ca mușchi pneumatici. Pot face eforturi similare cu motoarele electrice, doar că vor cântări de câteva ori mai puțin. Acești mușchi constau dintr-o vezică de cauciuc înconjurată de un manșon țesut. Sub presiune, acestea cresc în diametru și se contractă în lungime, împingând articulația. Și, deși sunt fabricate din materiale ușoare, pot aplica forță, care este suficientă pentru a ridica multe sute de kilograme.
Video promotional:
Robotică moale
Cu toate acestea, chiar și aceste servomotoare ușoare trebuie atașate la o structură mecanică rigidă pe corpul utilizatorului. Oamenii de știință de la Centrul pentru Sisteme Autonome și Robotică de la Universitatea din Salford dezvoltă o altă alternativă: robotica moale. Această tehnologie folosește materiale fizice moi, avansate pentru a îndeplini aceleași sarcini ca și dispozitivele robotizate rigide tradiționale. Sunt deosebit de potrivite pentru interacțiunea cu oamenii, deoarece moale înseamnă adesea lumină și există mai puține șanse de rănire atunci când lovești o persoană.
Recent au dezvoltat un nou „soft continuum drive” care se îndoaie ca un trunchi de elefant. Spre deosebire de o articulație robotică rigidă tradițională, care întâlnește rezistența într-o parte a corpului, se va flexa în toate direcțiile de-a lungul întregii sale lungimi. Purtând un costum strâns cu astfel de unități, am putea avea un exoschelet moale care se flexează exact unde sunt articulațiile purtătorului. În consecință, costumul este perfect potrivit pentru diferiți purtători, fără a fi nevoie să îl reglați sau să îl calibrați mecanic. În plus, sistemul este ușor și poate fi purtat ca îmbrăcăminte în loc de cadru mecanic voluminos.
Exoscheletele încep să fie comercializate comercial și este posibil să vedem o mulțime de lucruri noi în următorii ani. În 2012, o femeie paralizată pe nume Claire Lomas a finalizat chiar Maratonul din Londra purtând un exoschelet. Dar există încă multe provocări inginerești care vor trebui abordate înainte de a vedea utilizarea pe scară largă a unor astfel de sisteme. Cel puțin, avem nevoie de o modalitate de a alimenta aceste costume fără a fi nevoie să le conectăm la fiecare jumătate de oră.
ILYA KHEL
