کشف اولین اسکلت غواصی رباتیک جهان

به گزارش ایسنا، محققان چینی با توسعه یک اسکلت بیرونی پوشیدنی ویژه زیر آب برای پشتیبانی از حرکت زانوهای غواصان به اولین جهانی در این زمینه دست یافته اند.

به گفته هوش مصنوعی، پیشرفت در “رباتیک پوشیدنی” می تواند منجر به افزایش بهره وری انسان در فعالیت های زیر آب شود. انتظار می رود این توسعه که توسط تیمی از دانشگاه پکن به رهبری پروفسور وانگ کینین توسعه یافته است، نیازهای فیزیکی غواصان، به ویژه مصرف هوا و تلاش عضلانی آنها را کاهش دهد.

محققان خاطرنشان می کنند که چنین سیستم هایی می توانند زمان غواصی را افزایش دهند، ایمنی را بهبود بخشند و با کاهش فعالیت بدنی و مصرف اکسیژن غواصان، خستگی را کاهش دهند.

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

بر چالش دریای عمیق غلبه کنید

انسان ها به عنوان راهپیمایان کارآمد در زمین تکامل یافتند. با این حال، این مسیر تکاملی آنها را غواصی ناکارآمد کرده است که برای پیمودن همان مسافت زیر آب به انرژی بیشتری نیاز دارند.

محیط آبی موانع عمده ای را برای تحرک زیر آب و حتی انطباق موفقیت آمیز فناوری های کمکی ایجاد می کند. حرکت در زیر آب بسیار انرژی برتر از راه رفتن در خشکی است، زیرا غواصان باید دائماً با مقاومت در برابر آب مبارزه کنند. این مبارزه مداوم استقامت و برد عملیاتی غواص را محدود می کند.

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

این فناوری چگونه کار می کند

این دستگاه ابداعی یک اسکلت بیرونی زانو زیر آب دو طرفه با کابل است. این دستگاه با ارائه کمک گشتاور فوری به زانوها به طور خاص با هدف لگد زدن کار می کند که روش اصلی پیشرانه در غواصی است.

علاوه بر این، سنسورهای حرکتی پیشرفته و کنترل مبتنی بر نیرو به سیستم اجازه می دهد تا به راحتی با حرکت طبیعی غواص ادغام شود.

اثربخشی این اسکلت بیرونی در آزمایشات با 6 غواص مجرب تایید شده است. هنگامی که از این اسکلت بیرونی نیرومند استفاده شد، غواصان عملکرد بهتری نسبت به غواصی بدون دستگاه نشان دادند. آنها هوای بیشتری را ذخیره می کنند و مصرف اکسیژن به میزان قابل توجهی 22.7٪ کاهش می یابد.

علاوه بر این، فعالیت عضلانی ساق پا کاهش یافت، که با کاهش 20.9٪ در فعال سازی عضلات چهار سر و کاهش 20.6٪ در فعال سازی عضلات ساق نشان می دهد.

نکته مهم این است که غواصان به خوبی با کمک های مکانیکی سازگار شدند و الگوهای حرکتی طبیعی را به نمایش گذاشتند که به طور کلی منجر به بهبود قابل توجهی در حفظ انرژی کلی آنها در زیر آب شد.

این اسکلت بیرونی قادر خواهد بود بهره وری غواصان را افزایش دهد و همچنین فشار فیزیکی وارد بر آنها را کاهش دهد.

همچنین می تواند ارزش عملی را در استفاده فوری برای کارهایی مانند تحقیقات دریایی و عملیات پیچیده زیر آب فراهم کند. با این حال، تأثیر آن بسیار فراتر از کاربردهای فعلی است.

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

دستاوردهای قبلی در این زمینه شامل انتشار طرح هایی برای اسکلت های بیرونی آبزی با الهام از بیولوژیک است. این لباس‌های رباتیک به گونه‌ای طراحی شده‌اند که قدرت کاربر را افزایش داده و به او اجازه می‌دهند سبک‌های شنای با عملکرد بالا حیوانات دریایی مانند پنگوئن‌ها، دلفین‌ها و لاک‌پشت‌ها را تقلید کنند.

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

انتهای پیام