Ei niin kauan sitten, lapset, joilla oli harvinainen neurologinen sairaus, pystyivät kävelemään ensimmäistä kertaa uuden robottirakenteen ansiosta. Näistä laitteista - jotka ovat lähinnä robottipukuja, jotka antavat käyttäjän raajoille keinotekoisen liikkeen - on tulossa yhä yleisempi tapa auttaa ihmisiä, jotka eivät voi käyttää jalkojaan kävelemään. Mutta vaikka nykyaikaiset eksoskeletonit ovat enimmäkseen kömpelöitä, raskaita laitteita, uudet tekniikat voivat tehdä niistä paljon helpompia käyttää ja luonnollisempia. Olet todennäköisesti jo arvannut, mihin tämä on menossa: tekonahka.
Eksoskeletit ovat kehittyneet 1960-luvulta lähtien. Ensimmäinen exoskeleton oli iso joukko jalkoja ja kynsihansikkaita, jotka muistuttivat vain epämääräisesti Iron Man -pukua. Hänen oli käytettävä hydrauliikan voimaa auttaakseen teollisuuden työntekijöitä nostamaan satoja painokiloja. Tuo projekti ei onnistunut eikä toiminut, mutta seuraavat vaihtoehdot paransivat. Nykyään ihmiset voivat vihdoin käyttää eksoskeletoneja parantamaan omia kykyjään osittain, oppimaan kävelemään uudelleen avullaan tai jopa olemaan vuorovaikutuksessa tietokoneiden kanssa kosketus- tai "kosketuspalautteen" avulla.
Tyypillisesti nämä laitteet koostuvat ketjuista ja vahvuusliitoksista, jotka toimivat yhdessä henkilön omien luiden ja nivelten kanssa. Keinotekoiset raajat on kiinnitetty turvallisesti ihmisen raajoihin ja jatkavat hänen liikkeitään. Eksoskeletonia voidaan ohjata tietokoneella - esimerkiksi jos se suorittaa fysioterapiarutiinia - tai seuraamalla käyttäjän lihasten sähköistä aktiivisuutta ja tukemalla niiden tuottamaa voimaa.
Raskas ja tuskallinen
Puolen vuosisadan tutkimuksesta huolimatta eksoskeletoneja ei vieläkään käytetä laajalti. Tämä johtuu suurelta osin siitä, että niitä oli epämiellyttävä käyttää pitkiä aikoja, koska ihmisten ruumiit eroavat pukuista, jotka on valmistettu yhdeksi Procrustean sängyksi. Jotkut eksoskeletit sopivat ihmiskehoon paremmin, mutta jos robotti- ja käyttäjän todelliset nivelet eivät pyöri synkronoidusti, seurauksena voi olla epämukavuus tai kipu. Kaikkea tätä pahentaa pukun jokaisen osan jäykkyys.
Toinen ongelma, varsinkin ylävartalon eksoskelettien kohdalla, on niiden paino, koska ne on valmistettu kestävistä materiaaleista, jotka voivat pitää raskaita painoja ja tukea kehoa. Nykyaikaiset puvut eivät myöskään selviydy kovin hyvin lämpötilan tai sateen muutoksista, mikä tekee niistä vaikeita käyttää todellisessa maailmassa. Ja ihmiset eivät vieläkään voi tottua ulkonäköön.
Jotta eksoskeletit olisivat käytännöllisempiä ja miellyttävämpiä, tarvitsemme innovaatioita: meidän on tehtävä niistä "toinen iho" eikä jättiläinen robottipuku. Yleensä eksoskeletit käyttävät raskaita sähkömoottoreita, mutta kevyitä toimilaitteita voidaan käyttää myös pneumaattisina lihaksina. He voivat käyttää samanlaisia ponnisteluja kuin sähkömoottorit, vain ne painavat useita kertoja vähemmän. Nämä lihakset koostuvat kumirakkulasta, jota ympäröi kudottu hiha. Paineen alaisena ne kasvavat halkaisijaltaan ja supistuvat pituuden työntämällä liitosta. Ja vaikka ne on valmistettu kevyistä materiaaleista, ne voivat käyttää voimaa, joka riittää nostamaan satoja kiloja.
Mainosvideo:
Pehmeä robotiikka
Jopa nämä kevyet toimilaitteet on kiinnitettävä käyttäjän kehon jäykkään mekaaniseen rakenteeseen. Salfordin yliopiston autonomisten järjestelmien ja robotiikan keskuksen tutkijat kehittävät toista vaihtoehtoa: pehmeää robotiikkaa. Tämä tekniikka käyttää fyysisesti pehmeitä, edistyneitä materiaaleja suorittamaan samat tehtävät kuin perinteiset jäykät robottilaitteet. Ne soveltuvat erityisen hyvin kanssakäymiseen ihmisten kanssa, koska pehmeä tarkoittaa usein valoa ja loukkaantumismahdollisuudet ovat vähäisempiä lyömällä henkilöä.
He kehittivät äskettäin uuden "pehmeän jatkumoottorin", joka taipuu kuin norsun runko. Toisin kuin perinteinen jäykkä robottiliitos, joka kohtaa vastuksen yhdessä ruumiinosassa, se taipuu kaikkiin suuntiin koko pituudeltaan. Käyttämällä tiukkaa pukua tällaisilla käyttölaitteilla, meillä voi olla pehmeä exoskeleton, joka taipuu tarkalleen käyttäjän nivelten sijaintiin. Näin ollen puku sopii täydellisesti eri käyttäjille ilman tarvetta säätää tai kalibroida sitä mekaanisesti. Lisäksi järjestelmä on kevyt ja sitä voidaan käyttää vaatteena suuremman mekaanisen rungon sijaan.
Exoskeletoneja aletaan markkinoida kaupallisesti, ja näemme todennäköisesti tulevina vuosina paljon uusia asioita. Vuonna 2012 halvaantunut nainen Claire Lomas suoritti jopa Lontoon maratonin yllään eksoskeletonin. Mutta on vielä monia teknisiä ongelmia, jotka on ratkaistava, ennen kuin näemme tällaisten järjestelmien laajaa käyttöä. Ainakin tarvitsemme tavan virrata nämä puvut tarvitsematta kytkeä niitä puolen tunnin välein.
ILYA KHEL