Nie je to tak dávno, čo deti so zriedkavým neurologickým ochorením mohli prvýkrát kráčať vďaka novému robotickému exoskeletonu. Tieto zariadenia - ktoré sú v podstate robotickými oblekmi, ktoré umožňujú umelý pohyb končatín používateľa - sa stávajú čoraz bežnejším spôsobom, ako pomôcť ľuďom, ktorí nemôžu používať nohy na chôdzu. Ale zatiaľ čo moderné exoskeletóny sú väčšinou nemotorné a ťažké zariadenia, vďaka novým technológiám by sa mohli oveľa ľahšie používať a stať sa prirodzenejšími. Pravdepodobne ste už uhádli, kam to má smerovať: umelá koža.
Exoskeletony sú vo vývoji od 60. rokov. Prvým exoskeletom bola objemná sada nôh a pazúrovitých rukavíc, ktoré len neurčite pripomínali oblek Iron Mana. Musel pomocou sily hydrauliky pomôcť priemyselným robotníkom zdvihnúť stovky kilogramov váhy. Tento projekt bol neúspešný a nefungoval, ale možnosti, ktoré nasledovali, sa zlepšovali a zlepšovali. Dnes môžu ľudia konečne použiť exoskeletony na čiastočné vylepšenie svojich vlastných schopností, opätovné naučenie sa chôdze s ich pomocou alebo dokonca interakciu s počítačmi pomocou dotykovej alebo „hmatovej“spätnej väzby.
Zvyčajne tieto zariadenia pozostávajú z reťaze článkov a silových kĺbov, ktoré pracujú v tandeme s vlastnými kosťami a kĺbmi človeka. Umelé končatiny sú bezpečne pripevnené k končatinám človeka a pokračujú v jeho pohyboch. Exoskeleton je možné ovládať počítačom - napríklad ak vykonáva fyzioterapeutickú rutinu - alebo monitorovaním elektrickej aktivity vo svaloch používateľa a podporou sily, ktorú vytvára.
Ťažké a bolestivé
Napriek pol storočiu výskumu nie sú exoskeletóny stále príliš využívané. Je to do značnej miery preto, lebo bolo nepríjemné dlho ich nosiť, pretože telá ľudí sa líšia od kostýmov, ktoré sa vyrábajú ako jedna prokrustovská posteľ. Niektoré exoskeletony zapadajú do ľudského tela lepšie, ale ak sa robotické kĺby a skutočné kĺby používateľa netočia synchrónne, môže to mať za následok nepohodlie alebo bolesť. To všetko sa spája s tuhosťou každej časti obleku.
Ďalším problémom, najmä pri exoskeletónoch hornej časti tela, je ich váha, pretože sú vyrobené z odolných materiálov, ktoré unesú ťažké váhy a podopierajú telo. Moderné obleky tiež veľmi nezvládajú zmeny teploty alebo dážď, čo sťažuje ich použitie v skutočnom svete. A ľudia si stále nemôžu zvyknúť na svoj vzhľad.
Aby boli exoskeletóny praktickejšie a príjemnejšie na pohľad, potrebujeme inováciu: musíme z nich urobiť skôr „druhú kožu“ako obrovský robotický oblek. Exoskeletóny zvyčajne používajú ťažké elektrické motory, ale ľahké pohony sa dajú použiť aj ako pneumatické svaly. Môžu vyvinúť podobné úsilie ako elektromotory, len budú mať niekoľkonásobne nižšiu hmotnosť. Tieto svaly pozostávajú z gumového mechúra obklopeného tkaným rukávom. Pod tlakom zväčšujú priemer a sťahujú sa do dĺžky, čím tlačia na kĺb. A hoci sú vyrobené z ľahkých materiálov, dokážu vyvinúť silu, ktorá stačí na zdvihnutie mnohých stoviek kilogramov.
Propagačné video:
Mäkká robotika
Aj tieto ľahké servopohony však musia byť pripevnené k pevnej mechanickej konštrukcii na tele používateľa. Vedci z Centra autonómnych systémov a robotiky v Salforde vyvíjajú ďalšiu alternatívu: mäkkú robotiku. Táto technológia využíva fyzicky mäkké a pokročilé materiály na vykonávanie rovnakých úloh ako tradičné pevné robotické zariadenia. Sú obzvlášť vhodné na interakciu s ľuďmi, pretože mäkké často znamená ľahké a pri náraze do osoby je menšia pravdepodobnosť zranenia.
Nedávno vyvinuli nový „pohon plynulého kontinua“, ktorý sa ohýba ako kmeň slona. Na rozdiel od tradičného tuhého robotického kĺbu, ktorý naráža na odpor v jednej časti tela, bude sa ohýbať do všetkých smerov po celej svojej dĺžke. Nosením priliehavého obleku s takýmito pohonmi by sme mohli mať mäkký exoskeleton, ktorý sa ohýba presne tam, kde sú kĺby nositeľa. Vďaka tomu je oblek dokonale vhodný pre rôznych používateľov bez nutnosti jeho mechanického nastavenia alebo kalibrácie. Systém je navyše ľahký a dá sa nosiť ako odev namiesto objemného mechanického rámu.
Exoskeletony sa začínajú komerčne predávať a je pravdepodobné, že v nasledujúcich rokoch uvidíme veľa nových vecí. V roku 2012 paralyzovaná žena Claire Lomas dokonca absolvovala londýnsky maratón s exoskeletom. Existuje však ešte veľa technických problémov, ktoré bude treba vyriešiť skôr, ako sa dočkáme ich rozsiahleho využívania. Prinajmenšom potrebujeme spôsob napájania týchto oblekov bez toho, aby sme ich museli pripájať každú pol hodinu.
ILYA KHEL