ربات توانبخشی در تعامل نزدیک با انسان کار میکند. بنابراین ایمنی یک چالش ذاتی است که شامل ایمنی درمانگر و ایمنی بیمار میشود. حتی ناهماهنگی میان مفاصل بیمار و ربات منجر به نیروهای متقابل ناخواسته میشود که میتواند خطرناک باشد. از این رو، دانستن خطرات بالقوه برای اطمینان از ایمنی در مراحل اولیه طراحی و توسعه رباتهای توانبخشی مهم است.
فشار مداوم یا مکرر فراتر از حد ایمن
نیروها و فشارهای عادی اجتنابناپذیر هستند. هنگامی که یک ربات بخواهد از وزن بدن انسان پشتیبانی کند، یک بند در اطراف قسمتهایی از بدن پیچیده و نیروی ربات از طریق بافتهای بدن منتقل میشود. در نتیجه مناطق فشار موضعی بوجود میآید.
فشار بسیار میتواند جریان خون را مسدود یا بافت را فشرده کند. در نتیجه کبودی و آسیبهای دیگر ایجاد میشود. روی برجستگیهای استخوانی، جایی که اوج فشار موضعی رخ میدهد، آسیبهای فشاری شایع هستند. زخمهای فشاری نیز ممکن است در اثر فشار طولانی مدت ایجاد شوند. در نتیجه، جهت، توزیع و مدت زمان فشار، فاکتورهای حیاتی برای راحتی و ایمنی رباتهای پوشیدنی و اسکلتهای بیرونی هستند.
نیروهای برشی
افزون بر فشارها، نیروهای برشی نیز در سطح مشترک میان پوست و دستگاههای رباتیک وجود دارد. حرکت ربات نیروهایی را در چند جهت به انسان اعمال میکند که از طریق بافت نرم منتقل میشوند. افزونبر این، زمانی که سینماتیک ربات با سینماتیک انسان متفاوت است، نیروهای برشی و لغزشی در نقاط اتصال میان انسان و رباتها رخ میدهد.
سازگاری بافت نرم و کاف ربات میتواند بخشی از عدم تطابق را جبران کند. با این وجود، نیروهای برشی، گشتاورها و لغزش کاف روی پوست میتواند موجب آسیب یا ناراحتی بافت نرم شود. میزان فشار وارد شده به بافتهای نرم، ناحیه تماس میان پوست و سطح اتصال ربات و ضریب اصطکاک مواد بر تنش برشی ایجاد شده تأثیر میگذارند.
لباسهایی که در زیر کاف ربات پوشیده میشوند میتوانند بر این تعامل تأثیر بگذارند. ضریب اصطکاک نه تنها تحت تأثیر مواد، بلکه تحت تأثیر شرایط پوستی مانند رطوبت و توپوگرافی قرار میگیرد. زمانی که اصطکاک بسیاری روی پوست وجود داشته باشد، تاولها ایجاد میشوند.
از آنجایی که دستگاههای اسکلت بیرونی تعداد و سطح نقاط تماس بیشتری نسبت به دیگر دستگاههای رباتیک دارند، احتمال ایجاد ساییدگی، ضایعات پوستی و ناراحتی هنگام استفاده از دستگاههای اسکلت بیرونی بیشتر است.
ناهماهنگی
اگر اسکلت بیرونی کاملاً با انسان هماهنگ نباشد نیروهای متقابل ناخواسته بوجود میآید که موجب کاهش راحتی و ایمنی میشود. درواقع ناهماهنگی میان حرکات انسان و اسکلت بیرونی اجتنابناپذیر است.
برخلاف دستگاههای پزشکی سفارشی مانند ارتز و پروتز، دستگاههای توانبخشی رباتیک معمولاً راهکارهایی با اندازه ثابت هستند که توسط کاربرانی با اشکال و قدهای مختلف استفاده میشوند. طول تسمهها و بخشهایی از دستگاه قابل تنظیم است، اما اسکلت بیرونی برای هر بیمار سفارشی ساخته نمیشود و معمولاً توسط چندین بیمار در روز در بخشهای توانبخشی استفاده میشود. در نتیجه، تنظیم و ایجاد تناسب برای کاهش خطر آسیبهای ناشی از ناهماهنگی پیش از هر جلسه تمرین بسیار مهم است.
ناهماهنگی موجب ایجاد فشار بسیار و یا نیروهای برشی از طریق لغزش در کافها یا تسمهها میشود و نیروی بسیاری که در طراحی ربات یا رابط جبران نشدهاند به سیستم اسکلتی عضلانی منتقل میشود. اگر گشتاورها و نیروها بسیار زیاد باشند یا در جهتهای پیشبینی شده بر روی سیستم اسکلتی عضلانی عمل نکنند، درد و آسیب به استخوانها، مفاصل و ماهیچهها ممکن است رخ دهد.
تجاوز از دامنه حرکتی فیزیولوژیکی
دامنه حرکتی بیش از حد میتواند منجر به آسیبهای مفصلی مانند پارگی رباط و آسیب کپسول شود. جدای از آسیبهای آشکار، کشش مکرر و استرس مکانیکی میتواند موجب آسیبهای میکروسکوپی شود که در صورت ترکیب با استرس مکانیکی منجر به مشکلات جدی میشود.
باید در نظر داشت که دامنه حرکت بسته به شرایط خاص بیمار یا اهداف آموزشی متفاوت است. بنابراین باید قابل تنظیم باشد. یک خطر جدی مرتبط با رباتهای توانبخشی، حرکات خودسرانه است که نیروهای بیش از حد به بیمار وارد میکند و موجب میشود مفصل از دامنه حرکت طبیعی خود فراتر رود.
برخورد با درمانگر یا دیگر افراد
افزون بر خطراتی که برای بیمار در استفاده از ربات توانبخشی وجود دارد، ایمنی اطرافیان و سایر کاربران مانند فیزیوتراپ نیز باید در نظر گرفته شود. درمانگر به طور ویژه برای کار با ربات توانبخشی آموزش دیده است. با این حال، زمانی که درمانگر بر آموزش رباتیک نظارت میکند، موقعیتهای خطرناکی ممکن است بوجود آید که منجر به آسیب درمانگر شود. مانند برهم خوردن تعادل ربات و برخورد با درمانگر.
رباتهای پوشیدنی برای اهداف کمکی میتوانند در خانه یا سایر مکانهای کنترل نشده مانند پارکها یا مراکز خرید استفاده شوند. اطرافیان، از جمله کودکان و حیوانات خانگی آموزش ندیدهاند و در برخورد با دستگاههای رباتیک ممکن است به طور غیرمنتظره عمل کنند، مانند حرکت در مسیر ربات یا دست زدن به ربات. توسعه دهندگان رباتهای توانبخشی باید این موقعیتهای خطرناک را در نظر بگیرند و از عملکردهای محدود کننده قدرت و نیرو برای جلوگیری از صدمات استفاده کنند.