اولین اسکلت خارجی رباتیک غواصی جهان، غواصی را آسان تر و فشار عضلانی را از بدن غواص کاهش می دهد.

به گزارش ایسنا، محققان چینی با توسعه یک اسکلت خارجی مخصوص زیر آب و قابل حمل برای پشتیبانی از حرکت زانوی غواصان، به اولین دستاورد جهانی در این زمینه دست یافته اند.

به نقل از آی ای، پیشرفت در رباتیک پوشیدنی می تواند منجر به افزایش عملکرد انسان در فعالیت های زیر آب شود. این پیشرفت که توسط تیمی از دانشگاه پکن به رهبری پروفسور وانگ چینینگ(Wang Qining) ایجاد شده است، انتظار می رود که نیازهای فیزیکی غواصان، به ویژه مصرف هوا و تلاش عضلانی آنها را کاهش دهد.

محققان خاطرنشان کردند: چنین سیستم هایی با کاهش بار فیزیکی و مصرف اکسیژن غواصان می توانند مدت زمان غواصی را افزایش دهند، ایمنی را بهبود بخشند و خستگی را کاهش دهند.

این فناوری می تواند امکانات جدیدی را برای کاربردها در تحقیقات دریایی، ساخت و ساز زیر آب و آموزش حرفه ای غواصان ایجاد کند.

انسان ها به گونه ای تکامل یافته اند که در خشکی، راه رونده های کارآمدی باشند. با این حال، این مسیر تکاملی، آنها را به غواصانی ناکارآمد تبدیل کرده است که برای طی کردن مسافت مشابه در زیر آب به انرژی بیشتری نیاز دارند.

محیط آبی، موانع بزرگی را برای تحرک در زیر آب و حتی سازگاری موفقیت آمیز فناوری کمکی ایجاد می کند. حرکت در زیر آب از نظر مصرف انرژی بسیار بیشتر از راه رفتن روی خشکی است، زیرا غواصان باید به طور مداوم با مقاومت آب دست و پنجه نرم کنند. این مبارزه مداوم، استقامت و دامنه عملیاتی غواص را محدود می کند.

اگرچه اسکلت های خارجی پوشیدنی با موفقیت توانایی خود را در کاهش مصرف انرژی در محیط های زمینی نشان داده اند، اما تبدیل این فناوری به استفاده در زیر آب، یک چالش طولانی بوده است. این چالش ریشه در نیازهای بیومکانیکی شنا یا لگد زدن، همراه با فشارهای محیطی منحصر به فرد محیط سیال دارد.

این دستگاه نوآورانه، یک اسکلت خارجی مخصوص زانوی زیر آب دو طرفه با کابل است. این دستگاه با ارائه گشتاور کمکی در لحظه به زانوها، به طور خاص با هدف قرار دادن پا زدن که روش اصلی نیروی محرکه برای غواصی است، عمل می کند.

علاوه بر این، حسگرهای حرکتی پیشرفته و کنترل مبتنی بر نیرو، این سیستم را قادر می کند تا به راحتی با نحوه حرکت طبیعی غواص ادغام شود.

اثربخشی این اسکلت خارجی در آزمایش هایی با 6 غواص باتجربه تأیید شد. هنگامی که از این اسکلت خارجی برقی استفاده شد، غواصان در مقایسه با غواصی بدون دستگاه، بهبود کارایی را نشان دادند. آنها هوای بیشتری را ذخیره کردند و مصرف اکسیژن به میزان قابل توجه 22.7 درصد کاهش یافت.

علاوه بر این، بار فیزیکی روی عضلات پا کاهش یافت که با کاهش 20.9 درصدی فعال سازی عضله چهار سر ران و کاهش 20.6 درصدی فعال سازی عضله ساق پا مشهود است.

نکته مهم اینکه غواصان به خوبی با کمک مکانیکی سازگار شدند و الگوهای حرکتی طبیعی را نشان دادند که در مجموع منجر به بهبود قابل توجه در صرفه جویی کلی انرژی آنها در زیر آب شد.

این اسکلت خارجی قادر خواهد بود عملکرد غواصان را افزایش داده و همچنین فشار فیزیکی بر آنها را کاهش دهد.

همچنین در استفاده فوری می تواند برای کارهایی مانند تحقیقات دریایی و عملیات پیچیده زیر آب ارزش عملی ارائه دهد. اگرچه تأثیر آن بسیار فراتر از کاربردهای فعلی است.

این دستگاه همچنین بینش های جدید و ارزشمندی در زمینه تکنیک های آموزش غواصان و بیومکانیک زیر آب انسان ارائه می دهد و ابزاری برای مطالعه و بهینه سازی حرکت در محیط های آبی ارائه می دهد.

پیشرفت های قبلی در این زمینه شامل انتشار طرح هایی برای اسکلت های خارجی آبی با الهام از زیست شناسی بوده است. این لباس های رباتیک برای افزایش قدرت کاربر و امکان تقلید از سبک های شنای بسیار کارآمد حیوانات دریایی مانند پنگوئن ها، دلفین ها و لاک پشت ها در نظر گرفته شده بودند.

این مطالعه در مجله IEEE Transactions on Robotics منتشر شده است.