Není to tak dávno, co děti se vzácným neurologickým onemocněním mohly poprvé chodit díky novému robotickému exoskeletonu. Tato zařízení - což jsou v podstatě robotické obleky, které dávají umělé pohyby končetinám uživatele - se stávají stále běžnějším způsobem, jak pomoci lidem, kteří nemohou chodit nohama. Ale zatímco moderní exoskeletony jsou většinou neohrabaná a těžká zařízení, díky novým technologiím by se mohly mnohem snáze používat a být přirozenější. Pravděpodobně jste už uhodli, kam to směřuje: umělá kůže.
Exoskeletony jsou ve vývoji od 60. let. Prvním exoskeletonem byla objemná sada nohou a drápané rukavice, které jen neurčitě připomínaly oblek Iron Mana. Musel použít sílu hydrauliky, aby pomohl průmyslovým dělníkům zvednout stovky kilogramů váhy. Tento projekt byl neúspěšný a nefungoval, ale možnosti, které následovaly, se zlepšovaly a zlepšovaly. Dnes mohou lidé konečně pomocí exoskeletonů částečně vylepšit své vlastní schopnosti, znovu se naučit chodit s jejich pomocí nebo dokonce komunikovat s počítači pomocí dotykové nebo „hmatové“zpětné vazby.
Typicky se tato zařízení skládají z řetězu článků a pevnostních kloubů, které pracují společně s vlastními kostmi a klouby člověka. Umělé končetiny jsou bezpečně připevněny k končetinám osoby a pokračují v jejích pohybech. Exoskeleton lze ovládat počítačem - například pokud provádí fyzioterapeutickou rutinu - nebo monitorováním elektrické aktivity ve svalech uživatele a podporou síly, kterou generují.
Těžké a bolestivé
Přes půl století výzkumu nejsou exoskeletony stále široce používány. Je to z velké části proto, že bylo nepříjemné je nosit po dlouhou dobu, protože těla lidí se liší od kostýmů, které jsou vyrobeny jako jedna prokrustovská postel. Některé exoskeletony lépe zapadají do lidského těla, ale pokud se robotické klouby a skutečné klouby uživatele neotáčejí synchronně, může dojít k nepohodlí nebo bolesti. To vše je spojeno s tuhostí každé části obleku.
Dalším problémem, zejména u exoskeletonů horní části těla, je jejich hmotnost, protože jsou vyrobeny z odolných materiálů, které udrží těžké váhy a podpírají tělo. Moderní obleky také velmi dobře nezvládají změny teploty nebo déšť, což ztěžuje jejich použití ve skutečném světě. A lidé si stále nemohou zvyknout na svůj vzhled.
Aby byly exoskeletony praktičtější a příjemnější na pohled, potřebujeme inovaci: musíme z nich udělat „druhou kůži“, nikoli obrovský robotický oblek. Exoskeletony obvykle používají těžké elektromotory, ale jako pneumatické svaly lze použít také lehké akční členy. Mohou vyvinout podobné úsilí jako elektromotory, jen budou vážit několikrát méně. Tyto svaly se skládají z gumového měchýře obklopeného tkaným rukávem. Pod tlakem se zvětšují v průměru a smršťují se na délku, tlačením kloubu. A i když jsou vyrobeny z lehkých materiálů, dokážou vyvinout sílu, která stačí k zvednutí mnoha stovek kilogramů.
Propagační video:
Měkká robotika
Přesto i tyto lehké akční členy musí být připevněny k pevné mechanické konstrukci na těle uživatele. Vědci z Centra pro autonomní systémy a robotiku na univerzitě v Salfordu vyvíjejí další alternativu: měkkou robotiku. Tato technologie využívá fyzicky měkké pokročilé materiály k provádění stejných úkolů jako tradiční tuhá robotická zařízení. Jsou obzvláště vhodné pro interakci s lidmi, protože měkký často znamená světlo a při nárazu do osoby je menší šance na zranění.
Nedávno vyvinuli nový „pohon měkkého kontinua“, který se ohýbá jako chobot slona. Na rozdíl od tradičního tuhého robotického kloubu, který narazí na odpor v jedné části těla, se bude ohýbat ve všech směrech po celé své délce. Nosením přiléhavého obleku s takovými pohony bychom mohli mít měkký exoskeleton, který se ohne přesně tam, kde jsou klouby nositele. V důsledku toho je oblek dokonale vhodný pro různé nositele, aniž by bylo nutné jej mechanicky upravovat nebo kalibrovat. Systém je navíc lehký a lze jej nosit jako oděv místo objemného mechanického rámu.
Exoskeletony se začínají komerčně prodávat a je pravděpodobné, že v nadcházejících letech uvidíme spoustu nových věcí. V roce 2012 paralyzovaná žena Claire Lomas dokonce absolvovala londýnský maraton s exoskeletonem. Stále však existuje mnoho technických problémů, které budou muset být vyřešeny, než se dočkáme širokého používání těchto systémů. Přinejmenším potřebujeme způsob, jak tyto obleky napájet, aniž bychom je museli každou půl hodinu připojovat.
ILYA KHEL