لباس روباتیک با ماهیچه های مصنوعی راه رفتن را آسان کرد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از فیز، پژوهشگران نوعی اگزواسکلتون سبک‌وزن مجهز به «ماهیچه‌های مصنوعی نرم» توسعه داده‌اند که می‌تواند راه رفتن را برای سالمندان، بیماران در حال توان‌بخشی و حتی کارگران کارخانه‌ها آسان‌تر کند.

اگزواسکلتون‌های رایج معمولاً از موتورهای سنگین، گیربکس‌ها و پمپ‌های بادی پرسروصدا استفاده می‌کنند که علاوه بر افزایش وزن دستگاه، دامنه حرکات طبیعی کاربر را نیز محدود می‌سازند. در مقابل، ماهیچه‌های مصنوعی جدید از رشته‌های نازک و انعطاف‌پذیر لاستیکی ساخته شده‌اند که عملکردی نزدیک‌تر به ماهیچه‌های انسان دارند و در عین حال بسیار سبک‌تر هستند؛ ویژگی‌ای که آزادی حرکت بیشتری برای کاربر فراهم می‌کند.

«وی یو» از دانشگاه فناوری هِبی در شهر تیانجین چین و همکارانش برای ساخت این ماهیچه‌های مصنوعی از ماده‌ای لاستیک‌مانند موسوم به دی‌الکتریک الاستومر استفاده کردند؛ ماده‌ای که در پاسخ به میدان الکتریکی تغییر شکل می‌دهد.

نمونه‌های پیشینِ ساخته‌شده از این ماده، قدرت کافی برای کمک به بلند کردن پای انسان هنگام راه رفتن را نداشتند و به دلیل ابعاد بزرگ و حجیم، به‌راحتی با بدن کاربر سازگار نمی‌شدند.

برای رفع این مشکل، پژوهشگران ساختار مولکولی جدیدی برای این لاستیک طراحی کردند که هم قدرت آن را افزایش می‌دهد و هم امکان تولید آن به صورت رشته‌های بسیار نازک را فراهم می‌کند. سپس این رشته‌ها را به صورت دسته‌هایی در کنار هم قرار دادند تا ساختاری مشابه ماهیچه‌های واقعی ایجاد شود؛ جایی که تعداد زیادی فیبر کوچک با همکاری یکدیگر نیروی بیشتری تولید می‌کنند.

در مرحله بعد، تیم تحقیقاتی یک اگزواسکلتون سبک‌وزن ویژه لگن ساخت که در هر طرف آن یک دسته از این فیبرهای عضله‌مانند تعبیه شده و انرژی مورد نیاز آن نیز از طریق یک بسته باتری کوچک تأمین می‌شود.

این سامانه روی شش داوطلب سالم آزمایش شد. شرکت‌کنندگان در حالی که اگزواسکلتون را به تن داشتند، روی تردمیل راه رفتند. پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد دستگاه، میزان مصرف اکسیژن و فعالیت ماهیچه‌های آنان را با استفاده از حسگرها اندازه‌گیری کردند.

نتایج نشان داد زمانی که اگزواسکلتون فعال بود، داوطلبان به طور متوسط ۱۳.۹ درصد انرژی کمتری نسبت به راه رفتن بدون آن مصرف کردند؛ موضوعی که نشان می‌دهد آن‌ها با صرف انرژی و فشار عضلانی کمتری راه می‌رفتند. داده‌های ثبت‌شده توسط حسگرها نیز این یافته را تأیید کرد.