Bolehkah jawapan kepada masalah pergerakan satu hari semudah menarik pada sepasang seluar? Pasukan penyelidik yang diketuai oleh profesor Universiti Bristol Jonathan Rossiter baru-baru ini melancarkan satu prototaip sepasang seluar robotik yang mereka harap dapat membantu sesetengah orang kurang upaya berjalan tanpa bantuan lain.
Sebagai seorang jurutera yang menyelidik cara untuk membantu orang-orang yang mengalami kecederaan tulang belakang tulang belakang memindahkan anggota mereka sekali lagi, saya amat menyedari betapa kehilangan mobiliti dapat menjejaskan kualiti hidup seseorang, dan bagaimana memulihkan pergerakan itu dapat membantu. Memandangkan jumlah orang kurang upaya yang mengejutkan (lebih 6.5 juta orang dengan masalah pergerakan di UK sahaja) dan populasi penuaan kami, peranti yang meningkatkan pergerakan dapat membantu segmen besar penduduk.
Namun walaupun selama 50 tahun penyelidikan, jenis teknologi ini jarang digunakan di luar makmal. Begitu juga perkembangan novel seluar robotik pada kursus untuk akhirnya mengambil teknologi mobiliti kerja ke rumah?
Tidak seperti peranti robotik tegar di Wallace dan filem animasi Gromit The Trousers Salah, yang baru dikenali sebagai "Seluar Hak" menggunakan otot tiruan yang lembut untuk mewujudkan gerakan, serta memanfaatkan otot sebenar pemakai. Ini meniru otot manusia dalam menghasilkan daya hanya dengan menjadi lebih pendek dan menarik di kedua-dua hujung.
Dengan menggabungkan beberapa otot buatan bersama, seluar membantu boleh bergerak bersama seperti lutut, dan membantu pengguna dengan pergerakan seperti berdiri dari kerusi. Kerana otot buatan elastik dan lembut mereka lebih selamat daripada motor tradisional yang digunakan dalam exoskeleton robotik yang teguh, walaupun kuat, sengit dan tidak selesa.
Para penyelidik telah mengemukakan beberapa idea yang berbeza untuk bagaimana memendekkan otot tiruan dan mewujudkan pergerakan. Satu reka bentuk menyesuaikan konsep otot udara, yang merupakan belon yang berkesan yang memperluas ke sisi dan memendekkan panjang kerana mereka mengisi dengan udara.
Satu lagi reka bentuk yang dicadangkan menggunakan elektrik untuk memendekkan otot tiruan yang diperbuat daripada gel yang diletakkan di antara dua plat tembaga. Gel tertarik ke kawasan voltan elektrik yang tinggi. Oleh itu, mencipta dua tegasan yang berlainan dalam plat memaksa gel untuk mengecutkan salah satu daripadanya, menjadikannya lebih rapat dan memendekkan otot.
Satu lagi teknologi bersepadu dalam seluar pembantu adalah rangsangan elektrik fungsional (FES). Elektrod yang ditenun ke seluar yang terletak secara strategik di atas otot boleh menghantar impuls elektrik yang direka khas ke dalam badan untuk merampas saluran komunikasi antara otak dan otot dan secara langsung mengawal otot untuk kontrak. Dengan menggunakan otot-otot yang ada dan memintas otak, seluar yang membantu bahkan boleh memerintahkan otot-otot supaya pemakai mungkin mengalami kesulitan menggunakan sendiri (contohnya akibat stroke).
Seluar itu juga boleh membantu pengguna yang berjuang untuk berdiri untuk apa-apa tempoh masa terima kasih kepada pendakap lutut plastik yang dibuat khas kerana mereka sejuk. Mengendalikan suhu pendakap membolehkan lutut bergerak atau mengunci kedudukan untuk mengekalkan kedudukan tanpa banyak usaha yang diperlukan oleh otot (sebenar atau buatan).
Ciri-ciri lain termasuk tali pinggang automatik, menggunakan mekanisme yang sama dengan otot udara, untuk memudahkan dan selamat untuk memakai dan melepaskan seluar.
Para penyelidik mencadangkan mewujudkan sistem elektronik tertanam yang menerima maklumat tentang gerakan pemakai dan menyatakan dari sensor yang dibenamkan ke seluruh seluar, dan mengawal semua sistem untuk menyesuaikan pergerakan kepada keperluan pengguna. Elektronik akan membolehkan pengguna mengawal pergerakan mereka melalui kawalan secara langsung ditenun ke seluar. Cabarannya adalah untuk masa pergerakan otot buatan dan rangsangan elektrik otot sebenar sebagai tindak balas kepada sikap pengguna.
Cabaran yang tinggal
Seluar Kanan adalah unik dalam pendekatan mereka untuk menggabungkan penyelidikan canggih dan teknik yang mantap dalam satu prototaip tunggal. Selain daripada kebaharuan seluar robotik, apa yang membuat peranti begitu menarik sebagai teknologi bantuan praktikal adalah hakikatnya ia dapat disesuaikan dengan banyak pengguna yang berbeza. Ini menimbulkan harapan bahawa ia dapat digunakan secara meluas di mana usaha-usaha lain yang sebelumnya telah gagal.
Walau bagaimanapun, ini hanya prototaip. Satu produk kerja mungkin sekurang-kurangnya lima tahun lagi dan soalan-soalan penting mesti dijawab untuk sampai ke peringkat itu. Di mana ia akan menyimpan semua kuasa yang diperlukan? Bagaimanakah semua sistem boleh menjadi kecil dan tertanam dalam seluar supaya mereka tidak menjadi besar dan janggal untuk dipakai? Bolehkah pengawal meramalkan tindakan terbaik untuk diambil di tengah-tengah kerumitan persekitaran yang sentiasa berubah di mana pengguna akan berjalan?
Tetapi teknologi lain mempunyai potensi untuk memperbaiki seluar itu lebih jauh lagi. Antara muka otak-komputer yang boleh menodai isyarat otak kini digunakan dalam sistem yang membantu orang lumpuh bergerak lagi. Mengawal seluar pembantu oleh pemikiran boleh membuat langkah lagi tanpa usaha untuk ramai orang.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Ioannis Dimitrios Zoulias, Penyelidik pasca doktoral dalam kejuruteraan bioperubatan, Universiti Reading
