Bionic Humans: Teknologi Exoskeleton Adalah Definisi Ulang Batas

Iklan

Di Ujung hari esok, sebuah film fiksi ilmiah yang diakui kritis dirilis musim panas ini, tentara melawan alien dengan eksoskeleton bertenaga yang meningkatkan kekuatan, kecepatan dan kelincahan mereka. Di layar perak, di samping ledakan dan musuh dunia lain, idenya tampak seperti penemuan Hollywood - tetapi lebih dekat dengan kenyataan daripada yang Anda pikirkan.

Penelitian exoskeleton telah berlangsung selama lebih dari satu abad, menghasilkan sejumlah prototipe yang layak. Namun, yang mengejutkan, mereka kurang fokus pada kekuatan manusia super dan lebih pada peningkatan daya tahan dan kualitas hidup. Peneliti di lapangan melihat masa depan 4 Teknologi Yang Dapat Mengubah DuniaSaat ini adalah saat yang menyenangkan untuk hidup, karena sains dan teknologi mendorong manusia maju dengan kecepatan yang luar biasa. Siapa yang akan berpikir sepuluh tahun yang lalu bahwa kita akan memiliki akses satu sentuhan ke semua ... Baca lebih banyak sebagai maraton, bukan sprint.

Exo-History

Exoskeleton manusia telah muncul di

cerita fiksi ilmiah ssejak 1950-an, tetapi exoskeleton nyata pertama diciptakan lebih dari setengah abad sebelumnya oleh penemu Rusia Nicholas Yagn. Meskipun negara tempat tinggalnya, dia memutuskan untuk mengajukan paten ke Kantor Paten Amerika Serikat pada tahun 1890. Dia menggambarkan penemuannya sebagai:

[...] sejumlah mata air disesuaikan untuk menopang berat seluruh tubuh dan menyimpan serta mengakumulasi kekuatan yang diberikan dengan demikian, bersama dengan kekuatan yang diberikan oleh momentum bobot mati seperti itu ketika masuk gerakan. - Nicholas Yagn, penemu

Exoskeletonnya juga menggunakan "akumulator cairan terkompresi" untuk menyimpan energi. Menurut Nicholas, penemuannya memberi pengguna mobilitas yang lebih baik dan mengurangi ketegangan berlari dan melompat pada tubuh. Maaf, penggemar steam-punk; ini bukan mesin kematian yang digerakkan oleh gigi.

Exoskeleton bertenaga pertama, yang disebut Hardiman, dikembangkan oleh General Electric pada akhir 1960-an. Besar-besaran dan brutal, pakaian itu tampak seperti pakaian pertempuran besar yang dibayangkan oleh penulis fiksi ilmiah. Itu dirancang untuk memperkuat kekuatan pengguna secara substansial, tetapi penemunya tidak pernah sepenuhnya memenuhi kontrol dan persyaratan daya. Sebagaimana dinyatakan dalam laporan akhir proyek:

Masalah antarmuka manusia-mesin dalam prototipe Hardiman I telah menjadi masalah yang parah. Perolehan daya tinggi, kompleksitas sistem multi-jointed dan kopling intim antara manusia dan mesin memaksakan banyak kendala desain dan membuat tuntutan besar pada teknologi yang ada.

Kegagalan Hardiman menunjukkan kesulitan ekstrim mengembangkan exoskeleton dengan teknologi era itu. Upaya lain tidak dilakukan sampai awal 1990-an, ketika para peneliti di Kawasaki mulai mengerjakan Power Assist Suit [Broken URL Dihapus], sebuah exoskeleton yang dirancang untuk membantu para profesional medis bergerak tidak bergerak pasien.

Ledakan perkembangan baru terjadi setelah pergantian abad. Perusahaan Jepang Cyberdyne memperkenalkan konsep exoskeleton HAL-3, Berkeley mengembangkan exoskeleton tubuh bagian bawah yang disebut Bleex untuk membantu tentara membawa beban berat jarak yang jauh, dan Honda telah menyatukan sepasang exoskeleton tubuh bagian bawah yang dirancang untuk sebagian orang yang bergerak yang mungkin membutuhkan tongkat atau alat bantu jalan.

Menghidupkan

Proyek Hardiman yang gagal adalah jenis pakaian yang kebanyakan orang pikirkan ketika disuruh membayangkan kerangka luar. Banyak dari kita mengingat gambar-gambar dari fiksi, seperti exoskeleton terkenal yang dipiloti oleh Sigourney Weaver (atau lebih tepatnya, stuntman yang tersembunyi di belakangnya) di Alien.

Exoskeleton masif tentu saja bisa membuat kagum penonton, tetapi penggunaan praktisnya terbatas. Baterai masih kekurangan daya tahan yang dibutuhkan untuk menyalakan mesin yang beastly untuk jangka waktu yang lama, dan rangka luar yang besar tidak dapat melakukan banyak hal seperti forklift, crane atau kendaraan lain yang belum dapat mencapainya. Exoskeleton modern berfokus pada peningkatan manusia dengan cara-cara praktis yang dapat digunakan setiap hari dalam berbagai situasi.

Salah satu desain terbaru adalah Human Universal Load Carrier, atau HULC, kerangka luar militer yang dirancang oleh Lockheed-Martin untuk sangat meningkatkan kemampuan fisik prajurit. Ide dasar, seperti yang dinyatakan oleh manajer program Jim Ni dan dirinci dalam siaran pers perusahaan, adalah untuk menambah daya tahan dan kekuatan sementara juga mengurangi risiko cedera.

Ini [HULC] memungkinkan tentara untuk melakukan hal-hal yang tidak dapat mereka lakukan hari ini, sambil membantu melindungi mereka dari cedera muskuloskeletal. - Jim Ni, manajer program HULC

Kedengarannya tidak jauh berbeda dari manfaat yang diklaim Nicholas Yagn untuk kerangka luarnya lebih dari seabad yang lalu, tetapi teknologi modern berarti para peneliti dapat lebih menyadari gagasan itu. HULC dapat membantu para prajurit membawa beban hingga 200 pound di berbagai medan sambil meminimalkan risiko cedera yang dapat memperlambat seorang prajurit di lapangan. Baterai memberi daya pada kerangka luar, yang memiliki berat lebih dari lima puluh pound, dan masa pakai dapat diperpanjang hingga 72 jam dengan peralatan khusus.

Tetapi Lockheed-Martin bukan satu-satunya perusahaan di bidang ini. Raytheon telah menghabiskan delapan tahun terakhir mengembangkan XOS, yang berharap untuk mengisi peran yang sama dengan HULC. Tidak seperti pesaingnya, XOS mencakup sebagian besar tubuh bagian bawah dan atas pengguna. Para penemunya mengutip daya dukung maksimum yang serupa setidaknya 200 pound, tetapi peningkatan kekuatan meluas ke lengan, yang dapat menampung hingga lima puluh pound dengan sedikit usaha.

Bukan Hanya Untuk Tentara

Di Jepang, sementara itu, Cyberdyne terus mengembangkan exoskeleton HAL-5-nya. Tidak seperti rekan-rekan Amerika, perangkat ini dibuat untuk penggunaan sipil daripada militer. Perusahaan sedang meneliti beberapa model untuk digunakan oleh pekerja industri, respon bencana profesional pribadi dan medis.

Model tungkai bawah yang dirancang untuk membantu merehabilitasi orang dengan masalah mobilitas terkait cedera telah disetujui untuk digunakan di Eropa dan sedang digunakan dalam uji klinis. Sidang pertama, selesai pada bulan April tahun ini, menyarankan exoskeleton memberikan "peningkatan yang sangat signifikan" untuk mobilitas saat dipakai dan juga, seiring waktu, meningkatkan kemampuan pasien yang sama untuk bergerak tanpa kerangka luar. Namun, hanya delapan pasien yang menjadi bagian dari penelitian ini, jadi lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk mengkonfirmasi manfaat HAL.

Exoskeleton sipil lain yang menerima perhatian adalah ReWalk, exoskeleton tubuh bagian bawah yang cocok dengan peran yang mirip dengan HAL. ReWalk menggunakan motor berkekuatan rendah untuk membantu dalam mobilitas sambil menawarkan masa pakai baterai sepanjang hari. Tidak seperti HAL, ReWalk harus digunakan dengan tongkat, tetapi juga lebih jauh dalam pengembangannya dan telah disetujui di beberapa negara. ReWalk dapat digunakan untuk rehabilitasi atau dapat dibeli untuk penggunaan pribadi sebagai pengganti kursi roda atau skuter bertenaga.

Baterai Tidak Termasuk

FORTIS, yang baru memulai pengujian tahun ini, adalah exoskeleton terbaru Lockheed-Martin. Meskipun pengujian putaran pertama sedang dilakukan oleh Angkatan Laut, exoskeleton ini, tidak seperti HULC, hanya dimaksudkan untuk penggunaan sipil. Ini memperkuat tubuh pengguna, mengurangi tekanan penanganan alat berat yang sering digunakan mekanik Navy untuk memperbaiki kapal.

Dengan memakai rangka luar FORTIS, operator dapat menahan beban alat-alat berat itu untuk jangka waktu yang lama dengan mengurangi kelelahan. - Adam Miller, direktur inisiatif baru, Lockheed-Martin

Walaupun kekurangan baterai, FORTIS memiliki kemampuan yang mengesankan. Ini dapat membantu pengguna menahan hingga 36 pound "dengan mudah." Pada awalnya mungkin tidak terlalu banyak, tetapi ingatlah bahwa mekanik menggunakan alat-alat seperti itu selama berjam-jam setiap hari. Setiap berat substansial dapat menjadi melelahkan setelah beberapa menit. Exoskeleton juga membantu memindahkan beban ini ke tanah, mengurangi ketegangan pada punggung dan kaki pengguna.

Jenis kerangka luar ini, jika terbukti berhasil, bisa menjadi anugerah besar bagi pekerja konstruksi dan industri yang harus mengangkat beban sederhana berulang kali sepanjang hari. Cedera terkait pekerjaan masih umum di bidang ini dan, seiring waktu, dapat sangat mengurangi kualitas hidup bagi veteran di bidang ini.

Kurangnya kekuatan FORTIS juga mengurangi kerumitan dan biaya, menjadikan gagasan itu lebih cocok untuk penyebaran skala besar. Namun demikian, FORTIS masih sangat awal dalam perkembangannya; pertama kali diumumkan bulan lalu. Sebagian besar proyek exoskeleton lainnya telah dikembangkan selama bertahun-tahun, dan dalam beberapa kasus beberapa dekade, sehingga proyek ini masih memiliki jalan untuk dilalui.

Masih Manusia, Tapi Lebih Baik

Fokus exoskeleton modern telah bergeser dari meningkatkan kekuatan dan kecepatan ke meningkatkan daya tahan. Dalam hal ini tujuannya bukan untuk membuat kita jauh lebih cepat atau lebih kuat dari sebelumnya, tetapi untuk membuat kita lebih tahan lama dan meningkatkan kualitas hidup kita. Meskipun tidak glamor, pendekatan ini masuk akal; kami menaklukkan mengangkat beban berat dengan forklift.

Namun, cedera dan kelelahan adalah musuh yang belum kita kalahkan. Seorang prajurit yang lelah dan terluka cenderung memperlambat seluruh unitnya dan kurang mampu menanggapi ancaman, dan perkiraan 2013 ditemukan di tempat kerja biaya hingga $ 250 miliar per tahun di Amerika Serikat saja. Mengurangi ketegangan dan meningkatkan daya tahan dapat bermanfaat bagi semua orang dari infantri dalam pertempuran hingga petugas kesehatan memindahkan pasien di antara tempat tidur, jadi kita mungkin akan melihat exoskeleton melanjutkan pendekatan baru ini di masa mendatang dasawarsa. Exoskeleton tidak akan memberi kita kekuatan manusia super atau kecepatan sangat tinggi - setidaknya tidak dalam waktu dekat. Tapi mereka akan membantu kita hidup lebih lama, hidup yang lebih baik Bagaimana Teknologi Dapat Mempengaruhi Evolusi ManusiaTidak ada satu aspek pun dari pengalaman manusia yang belum tersentuh oleh teknologi, termasuk tubuh kita. Baca lebih banyak .

Kredit Gambar: Lockheed-Martin, Cyberdyne