האם התשובה לבעיות בניידות יכולה להיות יום קל כמו למשוך מכנסיים? צוות מחקר בראשותו של פרופסור אוניברסיטת בריסטול ג'ונתן רוסיטר חשף לאחרונה זוג אב-טיפוס של מכנסיים רובוטיים שהם מקווים שיוכלו לעזור לאנשים נכים ללכת ללא עזרה אחרת.
כמהנדס חוקר דרכים לעזור לאנשים עם פגיעות באקורד עמוד השדרה להזיז את איבריהם שוב, אני מודע היטב לאובדן הניידות יכול להשפיע על איכות חייו של אדם וכיצד שחזור התנועה יכול לעזור. לנוכח המספר המדהים של אנשים עם מוגבלות (מעל 6.5 מיליון אנשים עם בעיות ניידות בבריטניה בלבד) ואוכלוסייתנו המזדקנת, מכשירים המשפרים את הניידות עשויים לעזור לחלק גדול מהאוכלוסייה.
אולם למרות 50 שנות מחקר, טכנולוגיה מסוג זה כמעט ולא אומצה מחוץ למעבדה. אז האם ההתפתחות הרומן של מכנסיים רובוטיים עוברת על מנת לקחת סוף סוף טכנולוגיית ניידות עובדת לבית?
שלא כמו המכשיר הרובוטי הנוקשה בסרט האנימציה וואלאס וגרומיט המכנסיים הלא נכונים, מה שמכונה "מכנסי ימין" החדשים משתמשים בשרירים מלאכותיים רכים כדי ליצור תנועה, כמו גם לרתום את השרירים האמיתיים של הלובש. אלה מחקים שרירים אנושיים בייצור כוח פשוט על ידי הפיכתם לקצרים יותר ומשיכתם בשני הקצוות.
על ידי צרור כמה שרירים מלאכותיים יחד, המכנסיים המסייעים יכולים להזיז מפרק כמו הברך, ולעזור למשתמש בתנועות כמו לקום מכיסא. מכיוון שהשרירים המלאכותיים הם אלסטיים ורכים, הם בטוחים יותר ממנועים מסורתיים המשמשים בשלדי-גזע רובוטיים קשיחים שלמרות שהם חזקים, הם נוקשים ולא נוחים.
החוקרים העלו מספר רעיונות שונים לקיצור השרירים המלאכותיים וליצור תנועה. עיצוב אחד מתאים את מושג שרירי האוויר, שהם למעשה בלונים המתרחבים לצדדים ומתקצרים באורך כשהם מתמלאים באוויר.
תכנון אחר המוצע משתמש בחשמל לקיצור שריר מלאכותי העשוי מג'ל המונח בין שתי לוחות נחושת. הג'ל נמשך לאזורים בעלי מתח חשמלי גבוה. לכן יצירת שני מתחים שונים בצלחות מאלצת את הג'ל להתכווץ סביב אחד מהם, לקרב אותם זה לזה ולקצר את השריר.
טכנולוגיה נוספת המשולבת במכנסיים המסייעים היא גירוי חשמלי פונקציונאלי (FES). אלקטרודות השזורות במכנסיים הממוקמים בצורה אסטרטגית מעל שרירים יכולים לשלוח דחפים חשמליים מעוצבים במיוחד לגוף כדי לחטוף את תעלת התקשורת בין המוח לשרירים ולהפנות ישירות לשרירים להתכווץ. על ידי שימוש בשרירים קיימים ועוקף את המוח, המכנסיים המסייעים יכולים אפילו לפקד על שרירים שלובשים עשויים להתקשות להשתמש בעצמם (למשל בגלל שבץ מוחי).
המכנסיים יכולים גם לעזור למשתמשים הנאבקים לעמוד לאורך כל פרק זמן בזכות פלטות ברכיים מפלסטיק המיוצרות במיוחד שמתקשות כשהן מתקררות. שליטת הטמפרטורה של הפלטה מאפשרת לברך לנוע או להינעל במצב כדי לשמור על עמידה ללא מאמץ רב הדרוש לשרירים (אמיתי או מלאכותי).
תכונות אחרות כוללות חגורה אוטומטית, המשתמשת במנגנון הדומה לשרירי האוויר, בכדי להקל ולהלביש את המכנסיים.
החוקרים מציעים ליצור מערכת אלקטרונית משובצת המקבלת מידע על תנועת הלובש ומצבו מחיישנים המוטמעים במכנסיים, ושולטת בכל המערכות על מנת להתאים תנועות לצרכי המשתמש. האלקטרוניקה תאפשר למשתמשים לשלוט על תנועתם באמצעות פקדים ארוגים ישירות על המכנסיים. האתגר יהיה לזמן את תנועת השרירים המלאכותיים והגירוי החשמלי של השרירים האמיתיים בתגובה לתנוחת המשתמש.
אתגרים שנותרו
מכנסי הימין הם ייחודיים בגישתם למיזוג מחקר חדשני וטכניקות מבוססות באב-טיפוס יחיד. מלבד החידוש במכנסיים רובוטיים, מה שהופך את המכשיר למושך כל כך כטכנולוגיה מסייעת מעשית הוא העובדה שניתן להתאים אותו למשתמשים רבים ושונים. זה מעלה את התקווה שניתן יהיה לאמץ אותה באופן נרחב במקום בו מיזמים קודמים אחרים נכשלו.
עם זאת, זהו רק אב-הטיפוס. מוצר עובד נמצא במרחק של חמש שנים לפחות ויש לענות על שאלות משמעותיות כדי להגיע לשלב הזה. היכן היא תאחסן את כל הכוח הדרוש לה? כיצד ניתן למזער ולהטמיע את כל המערכות במכנסיים כך שלא יהפכו מגושמים ומביכים ללבישה? האם הבקר יכול לחזות את הפעולה הטובה ביותר לנקוט בתוך המורכבות המשתנה ללא הרף של סביבות אמיתיות בהן המשתמשים יסתובבו?
עם זאת, לטכנולוגיות אחרות יש פוטנציאל לשיפור המכנסיים עוד יותר. כעת משתמשים בממשקי מחשב ומוח שיכולים לפענח אותות מוח במערכות המסייעות לאנשים משותקים לזוז שוב. שליטה במכנסיים המסייעים במחשבה עשויה לגרום לנקיטת צעד שוב ללא מאמץ עבור אנשים רבים.
מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.
יואניס דימיטריוס זוליאס, חוקר פוסט-דוקטורט בהנדסה ביו-רפואית, אוניברסיטת רדינג
