۲۴ اکتبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: نیتیکا والتر-اسکلت بیرونی نرم و بادی، ایمنی محل کار را افزایش می‌دهد
برای میلیون‌ها کارگر کارخانه و انبار، کوچکترین بلند کردن اجسام می‌تواند به بزرگترین درد منجر شود.
حرکات تکراری، حالت‌های نامناسب بدن و فشار مداوم روی هم جمع می‌شوند و اغلب به آسیب‌های اسکلتی-عضلانی پرهزینه‌ای منجر می‌شوند که درمان آنها هفته‌ها طول می‌کشد.
به همین دلیل است که مهندسان دانشگاه تگزاس در آرلینگتون (UTA) یک اسکلت بیرونی رباتیک نرم توسعه داده‌اند که نه تنها به حرکت کمک می‌کند، بلکه بار را به معنای واقعی کلمه سبک می‌کند.
این دستگاه که اسکلت بیرونی آرنج نرم با محرک پنوماتیکی (PASE) نام دارد، از یک «محرک پنوماتیکی» سیلیکونی یا مکانیزم نرم پر از هوا برای کمک به حرکت بازو در حین انجام کارهای صنعتی روزمره مانند بلند کردن، مونتاژ یا سوراخکاری استفاده می‌کند.
طراحی انعطاف‌پذیر و سبک آن با هدف کاهش خطر اختلالات اسکلتی-عضلانی انجام می‌شود که تقریباً 30٪ از کل آسیب‌های محل کار در ایالات متحده را تشکیل می‌دهد و سالانه 45 تا 54 میلیارد دلار هزینه دارد.
اشوارا پراساد سریدار، دستیار تحقیقات فارغ‌التحصیل در گروه مهندسی صنایع، تولید و سیستم‌ها، گفت: «هدف ما ایجاد یک دستگاه پیشگیرانه و کمکی بود که فشار عضلات را قبل از وقوع آسیب‌ها کاهش دهد. با استفاده از سیستم‌های پنوماتیکی که از قبل در اکثر تأسیسات تولیدی موجود است، این اسکلت بیرونی را می‌توان به راحتی در محیط‌های دنیای واقعی پیاده‌سازی کرد.»
این پروژه میان‌رشته‌ای توسط برنامه تحقیقاتی میان‌رشته‌ای UTA تأمین مالی شد و محمودور رحمان (PI)، استادیار گروه مهندسی صنایع، تولید و سیستم‌ها؛ موتو ویجسوندارا (Co-PI)، دانشمند ارشد تحقیقات و رئیس بخش فناوری‌های زیست‌پزشکی در موسسه تحقیقاتی UTA (UTARI)؛ ویسل ارل، دانشمند تحقیقاتی سوم در UTARI.
این تیم PASE را به عنوان یک محرک پنوماتیکی تک‌قطعه‌ای طراحی کرد که پیچیدگی مکانیکی و وزن را کاهش می‌دهد و در عین حال راحتی و حرکت را به حداکثر می‌رساند.
این دستگاه که از سیلیکون ساخته شده و بر روی یک صفحه پایه اونیکس فیبر کربنی پیچیده شده در نئوپرن نرم نصب شده است، دقیقاً با حرکت طبیعی آرنج هم‌تراز می‌شود و بدون محدود کردن تحرک، کمک هدفمندی را ارائه می‌دهد.در مطالعه‌ای روی ۱۹ شرکت‌کننده ۱۸ تا ۴۵ ساله، اسکلت بیرونی در سه کار آزمایش شد: بلند کردن دستی، مونتاژ اولیه و سوراخکاری برقی.
هنگام استفاده، اسکلت بیرونی فعالیت عضلانی در عضلات دو سر و سه سر را در حین بلند کردن تا ۲۲٪ کاهش داد، در حالی که شرکت‌کنندگان ۸ تا ۱۰ امتیاز کاهش در بار کاری فیزیکی و ذهنی درک شده در شاخص بار کاری ناسا را گزارش کردند.
دکتر ارل، سرپرست برنامه رباتیک نرم UTARI، گفت: «حتی به تأخیر انداختن یا جلوگیری از یک آسیب در محل کار، تأثیر بسیار زیادی دارد. پروژه‌هایی مانند این نشان می‌دهند که چگونه مهندسی می‌تواند با کاهش خستگی، جلوگیری از فشار و ایجاد محیط‌های کاری امن‌تر، کیفیت زندگی افراد را به طور مستقیم بهبود بخشد.»
پس از موفقیت، تیم UTA پیشنهادی را به بنیاد ملی علوم ارائه داده است تا این مفهوم را به یک اسکلت بیرونی کامل اندام فوقانی گسترش دهد که نه تنها می‌تواند به آرنج، بلکه به مچ دست و انگشتان نیز کمک کند.
ارل گفت: «این نوع تحقیقات میان‌رشته‌ای در قلب ماموریت UTA قرار دارد. با ترکیب تخصص در رباتیک، مهندسی مکانیک و عوامل انسانی، ما در حال ایجاد راه‌حل‌هایی هستیم که هم در صنعت و هم در زندگی روزمره اهمیت دارند.»
این مطالعه در مجله مهندسی توانبخشی و فناوری‌های کمکی منتشر شده است.
