مهندسان دانشگاه تگزاس در آرلینگتون (UTA) یک آرنج رباتیک نرم برای محیطهای صنعتی طراحی کردهاند که فعالیت عضلانی را ۲۲ درصد کاهش میدهد.
به گزارش تکناک، این دستگاه که Pneumatically Actuated Soft Elbow Exoskeleton (PASE) نام دارد، بهویژه برای کمک به کارگرانی طراحی شده است که در کارخانهها و انبارها با کارهای تکراری مانند: بلند کردن اجسام، مونتاژ و سوراخکاری درگیر هستند. هدف اصلی این اختراع، کاهش فشار بر عضلات و جلوگیری از آسیبهای اسکلتی-عضلانی است، که بهطور معمول به دلیل حرکات تکراری و وضعیتهای نامناسب بدن در محیطهای کاری بروز میکند.
آرنج رباتیک نرم PASE از یک محرک پنوماتیکی نرم ساخته شده، که عملکرد آن مبتنی بر سیستمهای بادی پر از هوا است. این دستگاه، بهویژه روی ناحیه آرنج کار میکند و به کمک فشار هوای موجود در دستگاه، حرکت طبیعی بازو را در حین انجام وظایف صنعتی تسهیل میکند. طراحی آن به گونهای است که حرکت بدن را محدود نمیکند و راحتی و آزادی عمل را برای کاربر فراهم میآورد.
طبق آمار، اختلالات اسکلتی-عضلانی مسئول ۳۰ درصد از کل آسیبهای شغلی در ایالات متحده هستند و هزینهای بالغ بر ۴۵ تا ۵۴ میلیارد دلار سالانه به اقتصاد کشور تحمیل میکنند. این اختلالات معمولاً از تکرار مداوم حرکات، وضعیتهای نامناسب و فشار فیزیکی در حین انجام وظایف ناشی میشوند. از این رو، تیم پژوهشی در UTA تصمیم گرفتند تا با طراحی آرنج رباتیک نرم PASE، این مشکلات را برطرف و به کارگران صنعتی کمک کنند تا خطر آسیبدیدگی را کاهش دهند.
دستگاه PASE در قالب یک محرک پنوماتیکی تکتکه طراحی شده است، که به کاهش پیچیدگیهای مکانیکی و کاهش وزن کمک میکند و در عین حال راحتی و حرکت آزادانه را برای کاربران فراهم میآورد. این دستگاه از سیلیکون ساخته شده و روی یک صفحه فیبرکربنی نصب شده، که با پوششی نرم از جنس نئوپرن احاطه شده است. این طراحی بهگونهای است که آرنج رباتیک نرم کاملاً با حرکت طبیعی آرنج همراستا است و نیازی به هیچگونه تغییر در وضعیت طبیعی بدن ندارد.
در یک مطالعه که روی ۱۹ شرکتکننده بین ۱۸ تا ۴۵ سال انجام شد، آرنج رباتیک نرم در حین انجام سه کار مختلف شامل بلند کردن دستی، مونتاژ ساده و سوراخکاری مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج آزمایش نشان داد که استفاده از این دستگاه در این فعالیتها، فعالیت عضلانی را در عضلات دوسر و سهسر بازویی تا ۲۲ درصد کاهش میدهد. علاوه بر این، شرکتکنندگان گزارش کردند که بار ذهنی و فیزیکی آنها در مقیاس NASA Task Load Index کاهش چشمگیر ۸ تا ۱۰ واحدی داشته است.
دکتر ویسل ارل، سرپرست برنامه رباتیک نرم در UTARI، در این خصوص عنوان کرد: «حتی جلوگیری از بروز یک آسیب در محیط کار میتواند تأثیر قابل توجهی در بهبود کیفیت زندگی و کاهش هزینههای درمانی داشته باشد. پروژههایی مانند این میتوانند به طور مستقیم کیفیت زندگی مردم را با کاهش خستگی، پیشگیری از فشار و ایجاد محیطهای کاری ایمنتر ارتقا دهند.»
این پروژه با همکاری بیندستگاهی انجام شده و توسط پژوهشگران برجستهای مانند: محمودور رحمان، استادیار در دانشکده مهندسی صنعتی و موتو ویجسوندارا، پژوهشگر ارشد در مؤسسه تحقیقاتی UTA، طراحی و اجرا شده است. این اختراع موفق به جلب حمایت مالی از برنامه تحقیقاتی میانرشتهای UTA شده و توسط فاندهای ملی علوم (NSF) نیز برای توسعه بیشتر به بنیادهای تحقیقاتی ارائه شده است.
تیم تحقیقاتی اکنون در نظر دارد که این دستگاه را گسترش دهد و آن را به یک اسکلت بیرونی کامل برای اندام فوقانی تبدیل کند که علاوه بر آرنج، بتواند از مچ دست و انگشتان نیز پشتیبانی کند. دکتر ارل در این خصوص گفت: «این تحقیقات نشان میدهد که با ترکیب تخصصهای مختلف در رباتیک، مهندسی مکانیک و عوامل انسانی، میتوان راهحلهایی ایجاد کرد که هم در صنعت و هم در زندگی روزمره کاربرد داشته باشند.»
این پروژه و نتایج آن نشاندهنده پتانسیل بالای رباتیک نرم برای بهبود شرایط کاری و کاهش آسیبهای شغلی در آینده است. این دستگاه میتواند بهویژه در محیطهای صنعتی که نیاز به انجام کارهای فیزیکی سنگین است، تأثیرات مثبتی در راستای ایمنی و رفاه کارگران داشته باشد.
