كانت الهياكل الخارجية محصورة إلى حد كبير في عالم الخيال ، حيث تظهر في أفلام الخيال العلمي أو أفلام الأبطال الخارقين لجعل الشخصيات أقوى أو أطول أو أكثر تدميراً (في فيلم جيمس كاميرون). الصورة الرمزية، المرعب إلى حد ما دعوى AMP بمثابة "مكبر للصوت لمشغل بشري" ، ولكنه في الحقيقة أشبه بآلة حرب بشرية بداخلها إنسان حقيقي). من حيث الاستخدامات الواقعية ، الهياكل الخارجية تم اختبارها أو تطويرها في صناعات مثل صناعة السيارات, السفر الجويأطلقت حملة عسكرو الرعاية الصحية؛ هذه في الغالب لمساعدة الناس على رفع الأشياء والمواد الثقيلة.
يخدم الهيكل الخارجي الجديد غرضًا مختلفًا: مساعدة الناس على المشي. تم تطوير الجهاز من قبل المهندسين في مختبر ستانفورد بيوميكاترونكس ، وقد تم وصف الجهاز في ورقة بحثية نُشرت هذا الأسبوع في الطبيعة. باختصار ، إنه حذاء بموتور يمنح مرتديه دفعة للأمام في كل خطوة يتخذونها. ومع ذلك ، فإن ما يميزها هو أن وظيفتها مصممة لكل شخص يستخدمها بدلاً من أن تكون قياسية عبر ارتفاعات وأوزان وسرعات مختلفة.
[المحتوى جزءا لا يتجزأ]
قال "هذا الهيكل الخارجي يضفي طابعًا شخصيًا على المساعدة حيث يسير الناس بشكل طبيعي في العالم الحقيقي" ستيف كولينز، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية يقود مختبر ستانفورد بيوميكاترونيكس ، في أ خبر صحفى. "وقد أدى ذلك إلى تحسينات استثنائية في سرعة المشي واقتصاد الطاقة."
يتم تمكين التخصيص من خلال خوارزمية التعلم الآلي ، والتي دربها الفريق باستخدام المحاكيات - أي الآلات التي جمعت البيانات حول نفقات الحركة والطاقة من المتطوعين الذين تم ربطهم بها. سار المتطوعون بسرعات متفاوتة في ظل سيناريوهات متخيلة ، مثل محاولة ركوب حافلة أو التنزه في حديقة.
قامت الخوارزمية برسم روابط بين هذه السيناريوهات ونفقات الطاقة لدى الأشخاص ، وتطبيق الروابط للتعلم في الوقت الفعلي كيفية مساعدة مرتديها على المشي بطريقة مفيدة لهم بالفعل. عندما يرتدي شخص جديد الحذاء ، تختبر الخوارزمية نمطًا مختلفًا من المساعدة في كل مرة يمشي فيها ، وتقيس كيف تتغير حركاته استجابةً لذلك. هناك منحنى تعليمي قصير ، ولكن في المتوسط ، كانت الخوارزمية قادرة على تكييف نفسها بشكل فعال للمستخدمين الجدد في غضون ساعة واحدة فقط.
يعمل الهيكل الخارجي من خلال تطبيق عزم الدوران على الكاحل ، ليحل محل بعض وظائف عضلة ربلة الساق. عندما يتخذ المستخدمون خطوة ، يساعدهم الجهاز على الدفع قبل أن تكون أصابع قدمهم على وشك مغادرة الأرض. عملت بشكل جيد. في المتوسط ، سار الناس بنسبة 9 في المائة أسرع من المعتاد بينما ينفقون طاقة أقل بنسبة 17 في المائة. في المقارنات المباشرة على جهاز المشي ، قدم الهيكل الخارجي ضعفًا في جهد الأجهزة المماثلة.
إن تقليل الجهد الذي يتطلبه المشي ليس عمومًا هدفًا يجب أن يسعى إليه معظمنا ؛ إذا كان هناك أي شيء ، فإن الأمريكيين بحاجة إلى العكس. لكن الفريق الذي طور الهيكل الخارجي يرى أنه يُستخدم لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من إعاقات حركية ، بما في ذلك كبار السن أو المعاقون.
"أعتقد أنه خلال العقد القادم سنرى هذه الأفكار المتعلقة بإضفاء الطابع الشخصي على المساعدة والمحمولة الفعالة الهياكل الخارجية قال مؤلف الدراسة وباحث الهندسة الحيوية باتريك سليد في خبر صحفى.
نظرًا لأن الهيكل الخارجي في مرحلة النموذج الأولي حاليًا ، فلن يصل إلى قاعدة مستخدمين أوسع قريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، تم اختباره فقط على البالغين الأصحاء في منتصف العشرينات من عمرهم حتى الآن ، لذا يلزم إجراء اختبارات جديدة وإجراء تعديلات للأشخاص الذين يحتاجون بالفعل إلى المساعدة في المشي.
يخطط الفريق أيضًا لتصميم تكرارات تساعد على تحسين توازن مرتديها وحتى تقليل آلام المفاصل. إنهم متفائلون بشأن إمكانات أجهزتهم. "أعتقد حقًا أن هذه التكنولوجيا ستساعد الكثير من الأشخاص ،" محمد كولينز.
الصورة الائتمان: جامعة ستانفورد / كورت هيكمان
