طراحی اسکلت خارجی جدیدی که می‌‌تواند راه رفتن و دویدن را آسان کند

دانشمندان دانشگاه هاروارد نوع تازه‌‌ای از اسکلت‌های خارجی مجهز به منبع انرژی خارجی را طراحی کرده‌‌اند که باکمک آن می‌‌توان پیاده‌روی یا دویدن راحت‌تری را تجربه کرد. آن‌‌ها می‌‌گویند کاربران با استفاده از این تجهیزات حدود ۶ کیلوگرم وزن کمتری را هنگام راه‌‌رفتن احساس خواهند کرد. به‌‌گزارش Scientific American، این وسیله‌ی پوشیدنی ۵ کیلوگرمی شامل یک شلوارک منعطف و یک موتور می‌‌شود که روی بخش پایینی کمر قرار می‌‌گیرد و استفاده از آن برای افرادی که برای مدت طولانی پیاده‌‌روی می‌‌کنند، پرسنل نظامی و گروه‌‌های امداد و نجات بسیار مفید خواهد بود.

پژوهشگران می‌‌گویند، این سیستم از اسکلت‌های خارجی‌ نسل قبل متفاوت است؛ چراکه برخلاف آن‌ها راه‌‌رفتن و دویدن برای فرد آسان‌‌تر می‌شود. همان‌‌طور که در ویدئوی مربوط‌‌به این گزارش توضیح داده شده، چالش اصلی این است که نحوه‌‌ی کارکرد ران‌‌های پای انسان در وضعیت راه‌‌رفتن و دویدن کاملا تفاوت دارند. وقتی شما راه می‌‌روید، مرکز ثقل بدنتان مانند یک «پاندول وارونه» نوسان می‌‌کند؛ در حالی که حین دویدن، مرکز ثقل بدن مانند یک «سیستم جرم و فنر» حرکت می‌‌کند. سیستم طراحی‌‌شده باید بتواند با هر دو وضعیت اشاره‌‌شده خود را تطبیق دهد و زمان تغییر سرعت حرکت فرد را تشخیص دهد.

در اسکلت خارجی جدید، موتور نصب‌‌شده روی کمر فرد توسط چند کابل به ران او متصل می‌‌شود. با اعمال نیرو به این کابل‌‌ها، سیستم می‌‌تواند به ماهیچه‌‌های سرینی (گلوتئال) در ران پا کمک کند. انرژی تمام این سیستم توسط یک باتری تأمین می‌‌شود که روی کمر نصب می‌‌شود و می‌‌تواند برای ۸ کیلومتر پیاده‌‌روی انرژی کافی را فراهم کند. همان‌‌طور که پیش‌‌تر اشاره شد، وزن فعلی سامانه حدود ۵ کیلوگرم است ولی پژوهشگران در حال کار روی سیستم سبک‌‌تری هستند که احتمالا ۴۰ درصد وزن کمتری خواهد داشت.

پژوهشگران با اتصال وسیله‌ی جدید خود به بدن یک داوطلب و انجام آزمایش تنفس حین حرکت روی تردمیل دریافتند که هزینه‌‌ی متابولیک پیاده‌‌روی و دویدن باکمک سیستم جدید نسبت‌‌به حالت عادی به‌‌ترتیب ۹.۳ و ۴ درصد کاهش می‌‌یابد. این میزان کاهش مصرف متابولیک معادل با این است که وزن فرد به‌‌ترتیب ۷.۴ و ۵.۷ کیلوگرم سبک‌‌تر باشد.

همان‌‌طور که این اسکلت خارجی می‌‌تواند به افراد سالم کمک کند، مسافت بیشتری را به‌صورت پیاده بپیمایند؛ پژوهشگران امیدوار هستند بتوانند از آن برای کمک به افرادی بهره ببرند که از معلولیت‌‌های حرکتی رنج می‌‌برند. همچنین باتوجه به ارتباطات این پژوهشگران با برنامه‌‌ی واریور وب (Warrior Web) در آژانس پروژه‌‌های پیشرفته‌‌ی دفاعی (دارپا) انتظار می‌‌رود یکی از مشتریان بالقوه چنینی تجهیزاتی، پرسنل نیروی نظامی باشند؛ یعنی گروهی از افراد که به‌‌صورت دائم مجبور به حمل چند ده کیلوگرم وسایل و تجهیزات مختلف هستند. برنامه‌‌ی واریور وب بیشتر درزمینه‌‌ی توسعه‌‌ی فناوری‌‌هایی فعالیت دارد که بتواند به‌‌گونه‌‌ای سنگینی بار این تجهیزات را برای سربازان کاهش دهد.

البته استفاده از اسکلت خارجی بدون محدودیت نیز نخواهد بود. از تصاویر منتشرشده این‌‌گونه برمی‌‌آید که سیستم بسیار حجیم است؛ این امر به‌‌خصوص درمورد بخش پشتی کمر بیشتر آزاردهنده به‌‌نظر می‌‌رسد؛ چراکه پوشیدن آن، احتمالا حمل کوله‌‌پشتی‌‌های بزرگ را برای فرد مشکل‌ساز می‌‌کند. همچنین سیستم فعلی برای شیوه‌‌ی راه‌‌رفتن مردان طراحی شده و سازگار کردن آن با شکل بدنی و نحوه‌‌ی حرکت خاص هر فرد بسیار دشوار است. با این حال، گزارش اخیر می‌‌گوید که نسخه‌‌های جدیدی از این تجهیزات مخصوص کاربری زنان نیز در دست ساخت هستند.

در مقطع فعلی، پژوهشگران تجهیزات را تنها در فضای آزمایشگاهی و با سرعتی معین آزمایش کرده‌‌اند؛ اما امید می‌‌رود به‌‌زودی بتوان عملکرد آن را در شرایط واقعی‌‌تری نیز ارزیابی کرد. همچنین تیم پژوهشی امیدوار است که بتوانند از روش جدید برای کمک به کارگران در انجام فعالیت‌‌های صنعتی دشوار و نیز افراد دارای اختلالات حرکتی بهره ببرند.