אחרי השלד הביוני שאמור היה להקל על נשיאת משקל לחיילי החי״ר וה ״פרות הרובוטיות״ של המרינס האמריקניים, מגיע כנראה השלב הבא של השלד החיצוני, שלד הבנוי מבד גמיש שאמור לאפשר תנועה רכה ושקטה. חוקרים במכון WYSS באוניברסיטת הרווארד הציגו לאחרונה אב טיפוס של חליפה שלד קלה המבוססת על בד ולא על חומרי מתכת או פלסטיקה קשיחים. המטרה היא לאפשר למשתמשים תנועה חופשית יותר תוך כדי נשיאת משקל או עזרה בהנעת גפיים תחתונות המוגבלות בתנועה. על פי הלקט הביטחוני של משרד הביטחון, המערכת כוללת “חגורות” בד סביב המותניים, הירכיים והשוקיים. אלה מחוברות למנגנון הפעלה שנמצא בתרמיל גב. הרעיון הוא להעביר ממנוע זעיר אנרגיה למפרקי הקרסוליים והאגן באמצעות כבלים. המערכת מווסתת את עוצמת הכוח והעיתוי בהתאם לאופן הפעילות של המשתמש. השלד הרך – Soft wearable exosuit , פותח עבור נכים, כוחות כיבוי אש, וכוחות הצלה לסוגיהם. בתחילת המחקר, שנערך במשך חמש שנים, אפיינו המפתחים את הבעיות שצצו במערכות השלד החיצוני שפותחו עד אז, כמו למשל ה BIONIC SKELATHON של לוקהיד מרטין, שפותח עבור חיילי החי״ר אבל היה מגושם מאד, והגביל משמעותית את מיגוון התנועות של החייל. מטרת הפרוייקט של חוקרי מכון WYSS, הייתה לפתח מערכת שתצליח לשפר את הביצועים של אדם רגיל, ולאפשר פעולות לאדם מוגבל. החליפה הראשונה שנוסתה בשנה שעברה, עברה בחודשים האחרונים מספר שדרוגים, בהם כיול נכון יותר של העברת הכוח מהמנוע הזעיר למפרקים.
שלד H-CEX . צילום: HYUND
״למעשה עשינו מעין עדכון לכל הרכיבים״, אומר דיוויד פרי , אחד ממהנדסי הפרויקט. ״התוצאה מבחינתנו בהחלט משביעת רצון. החליפה עכשיו הרבה ידידותית למשתמש ובעלת יכולת התאמה למידות וצורות גוף שונות. נוסף לכך, החליפה קלה יותר, שקטה ויעילה מבחינת חלוקת האנרגיה״. המערכת הראשונה שנבנתה במכון סיפקה אנרגיה בכמות קבועה לכל אזור בהתאם לחישוב שנקבע מראש. בדגם הנוכחי השלד הוא למעשה מערכת שלומדת את אופן הפעולה של המשתמש. מיד אחרי הלבישה על הגוף, במהלך הדקות הראשונות של ההליכה, המערכת מבצעת בעזרת אלגוריתמיקה מתקדמת חישוב ואפיון מהיר של המשתמש ומווסתת את האנרגיה בהתאם. נוסף לכך, במצב שבו המשתמש מתקשה בשלב מסוים ללכת, המערכת מזהה את זה ומשנה את חלוקת האנרגיה בהתאם.
״באמצעות מעקב וניטור מעבדתי של ערכים מטאבוליים בקרב שבעה אנשים שניסו את ה Soft wearable exosuit, הצלחנו להוכיח שהשימוש בו מוריד את המאמץ הגופני ב 14.8%, כתב סאנג׳ון לי, אחד מעורכי המחקר. ״בשלב אחר של הניסוי הלבשנו את האנשים בחליפה ובדקנו את הביצועים שלהם כשהיא כבויה וכשהיא פועלת. במקרה הזה הפער בביצועים היה של 22%״.
בעיקרי המחקר שפורסמו באתר מכון WYSS , כותבים החוקרים כי מלכתחילה הכוונה הייתה לשנות את הפרדיגמה המדעית, ובמילים אחרות ״לחשוב מחוץ לקופסא״. הרעיון היה להתבסס על תנועות הגוף הטבעיות. העיקרון הזה נבע מניתוח של סדרת ניסויים בשלדים ביוניים, שהראה כי בשל המגבלה שהם גורמים לתנועות הטבעיות, הגוף מתעייף מהר יותר. לצורך הפיתוח נבחנו מספר רב של סוגי בדים, וזה שנבחר מכיל סיבים צפופים, אבל עדיין כאלה המאפשרים גמישות מקסימלית. החליפה הנוכחית הותאמה לפלג הגוף התחתון ובמכון WYSS כבר הודיעו כי הם עובדים על פיתוח שיותאם גם לפלג הגוף העליון.
ה Soft wearable exosuit נמצאת גם בשלבים ראשונים של בחינה רפואית. מכון WYSS יחד עם חברת rewalk robotics , פיתחו דגם שמנוסה כבר כמה חודשים בקרב חולים שעברו שטף דם מוחי ויכולת ההליכה שלהם נפגעה. . במכון מעריכים כי על ידי התאמות שונות ,ניתן יהיה להשתמש ב Soft wearable exosuit גם למטרות צבאיות, כשהמאמץ יהיה להקטין את מוח המערכת ומקור האנרגיה בתיק הגב, כדי לפנות מקום לנשיאת ציוד ייעודי.
חליפת ה SOFT WEARABLE
.EXOSUIT
צילום: WYSS INSTITUTE AT
HARVARD UNIVERSITY
בהקדמה למחקר, פורסים חוקרי מכון WYSS תמונה מדאיגה מאד על ממדי התופעה של ״נפגעי עבודה״. בכל שנה נפצעים בעולם יותר מחצי מיליון עובדים בענפי הבנייה והתעשייה. הנזק הכספי המצטבר של התופעה עומד ע כ 14 מיליארד דולר בשנה… הפגיעה השכיחה ביותר היא כאבי גב שגורמים לעובד להיעדר בממוצע שמונה ימים בשנה. רוב פציעות הגב נגרמות מהרמת משאות כבדים או עמידה לפרקי זמן ארוכים.
מי שהרימה את הכפפה – והיא לא היחידה בענף – היא ענקית המכוניות יונדאי ,מדרום קוריאה. רוב חלקי הרכב אמנם מורכבים כבר על ידי מכונות רובוטיות, אבל לצד זאת, עדיין קיימים בפסי הייצור שלבים המצריכים עבודה ידנית. לצורך כך פיתחה מחלקת הרובוטיקה של יונדאי, שלד חיצוני קל המאפשר להקל על העובדים ולמנוע פציעות תוך כדי עבודה. השלד, H-CEX, Hyundai Chairless Exoskeleton , בנוי מרצועות וחלקי מתכת קלים במשקל של קילו וחצי והוא נכרך ברצועות על המותניים והברכיים. ה H-CEX משמש מעין כיסא , כאשר העובד מתאים את העמידה/ ישיבה שלו, בהתאם לגובה העבודה. מבחינה אורטופדית, ה H-CEX משמש כתמיכה לגב ומונע התכופפות ומעמס על הגפיים התחתונות. ה H-CEX בנוי באופן גנרי המתאים לכל גובה ולמשקל אנושי של עד 150 ק״ג. במקביל ל H-VEX פיתחה יונדאי גם שלד לפלג הגוף העליון, H-VEX – Hyundai Vest Exoskeleton. השלד הזה מותאם לפועלי הייצור שעובדים מגובה הכתפיים ומעלה ומאפשר למשתמש כושר הרמה של עוד כ 60 ק״ג.
