مزایا و معایب اسکلت های بیرونی نرم

یکی از مهمترین ایرادهای اسکلت‌های بیرونی آن است که یک سازه‌ی سخت و انعطاف‌ناپذیر بر روی بدن نرم و انعطاف‌پذیر کاربر پوشانده می‌شود. اسکلت‌های بیرونی نرم، مشکلات قاب‌های سخت و محکم اسکلت‌های بیرونی معمول را ندارند. این نوع ربات‌های پوشیدنی به طور کامل از مواد نرم ساخته می‌شوند. اگرچه برخی بخش‌ها مانند باتری‌ها و مدارهای کنترلی همچنان قالبی سخت دارند اما می‌توان آن‌ها را در یک کوله‌پشتی پشت کاربر قرار داد. در این سامانه‌ها انتقال نیرو به کمک مواد انعطاف‌پذیر انجام می‌شود؛ برای نمونه با استفاده از کابل‌های Bowden که در ترمز دوچرخه استفاده می‌شود یا عضلات پنوماتیک یا سیم‌هایی که با تحریک گرمایی یا الکتریکی خم می‌شوند.

هنگامی که کاربر تنها نیاز به کمکی جزیی از ربات دارد می‌تواند از نوعی اسکلت بیرونی نرم استفاده کند که مانند لباس بر تن فرد پوشیده می‌شود (exosuit). اسکلت بیرونی نرم هیچ‌گونه عنصر سختی ندارد. بنابراین ساختار اسکلتی کاربر باید بتواند افزون بر نیروهایی که بدن به آن وارد می‌کند، نیروهای ایجاد شده از سوی اسکلت بیرونی پوشیدنی را نیز تحمل کند. این ساختار پوشیدنی بسیار سبکتر از یک اسکلت بیرونی عادی است. افزون‌بر این اسکلت بیرونی نرم محدودیت‌های حرکتی بسیار کمتری برای کاربر ایجاد می‌کند و همین مزیت از مشکلات ناشی از حرکت نادرست مفاصل می‌کاهد.

از کاربردهای این وسیله می‌توان موارد زیر را برشمرد:

–کمک به سربازانی که از نظر فیزیکی سالم و توانمند هستند برای انجام کارهای فیزیکی دشوار
–کمک به سالمندان در راه رفتن و بازیابی توانایی گام برداشتن
–توانبخشی کودکان و بزرگسالان دچار نارسایی‌های حرکتی مانند فلج مغزی
–کمک به آتش‌نشان‌ها، بهیاران، کشاورزان و کسانی که جابجایی بارهای سنگین بخشی از شغل آنهاست.

مزیت‌های اسکلت‌های بیرونی نرم

اسکلتهای بیرونی نرم با برداشتن قاب سخت بیرونی مزایایی نسبت به سایر اسکلت‌های بیرونی می‌یابند:

–اسکلت‌های بیرونی نرم سازگاری خوبی با بدن دارند و خم می‌شوند.

–تنظیم کردن اسکلت بیرونی نرم برای بدن کاربران مختلف بسیار راحت‌تر از اسکلت‌های بیرونی سخت است که نیاز به اسکن بدن کاربر و ساختن قطعات ویژه وی دارد. اسکلت‌های بیرونی نرم را می‌توان همانند لباس در اندازه‌های مختلف تولید کرد.

–اسکلت‌های بیرونی نرم کوچکتر و سبکترند و برای استفاده از آن‌ها به انرژی کمتری نیاز است.

–اسکلت‌های بیرونی نرم را خیلی راحت‌تر می‌توان بر تن کرد. افزون بر این محدودیت کمتری در حرکت مفصل‌های بدن کاربر ایجاد می‌کنند.

–اسکلت‌های بیرونی نرم را می‌توان زیر لباس‌ها پوشید. اسکلت‌های بیرونی کنونی بزرگ، بدقواره و زمخت هستند. اگر بتوان اسکلت بیرونی توان افزا را به طور کامل زیر لباس‌ها پنهان کرد، میزان استقبال از آن‌ها به شدت زیاد خواهد شد.

– اسکلت‌های بیرونی نرم می‌توانند ارزانتر از قاب‌های سخت ربات‌های پوشیدنی ساخته شوند.

معایب اسکلت‌های بیرونی نرم

مهم‌ترین عیب اسکلت بیرونی نرم همان مزیت آن است (!). یعنی نبودن هیچ‌گونه قاب خارجی سخت. این بدان معنی است که انتقال نیرو از هر کجای بدن به زمین با این ساختار دشوار خواهد بود. نصب موتورها و حسگرها نیز دشوارتر خواهد بود. افزون بر این، نیرو و گشتاور تولیدی محرک‌ها وارد بدن کاربر خواهد شد.

فرض کنید فرد کهنسالی برای بهبود وضعیت خود در راه رفتن، حفظ تعادل، بالا رفتن از پله و سوار و پیاده شدن از ماشین از اسکلت بیرونی استفاده کند. یک اسکلت بیرونی نرم می‌تواند نیرویی کمکی برای کمک به ماهیچه‌های کاربر ایجاد کند. با این حال اگر نگوییم همه، بیشتر نیروی ایجاد شده به بدن کاربر وارد می‌شود. معلولان و کهنسالان استخوان‌ها و ماهیچه‌های ضعیفی دارند، بنابراین ایجاد فشار بیشتر به بدن آن‌ها می‌تواند مخرب باشد.

می‌توان معایبی که ذکر شد را به شکلی حل کرد. اگر یک اسکلت بیرونی نرم بتواند تنها زمانی که نیاز به انتقال نیرو و انرژی دارد، مانند چارچوب یک اسکلت بیرونی محکم عمل کند و نیرو را از دوش کاربر بردارد و پس از آن به حالت نرم بازگردد این مشکل حل می‌شود. همچنین می‌توان بخشی از اسکلت بیرونی را با مواد سخت طراحی کرد.