اسکلت پوشیدنی

همه چیز از یک رویا شروع شد. وقتی یوشی یوکی 9 ساله بود، کتابی علمی ـ تخیلی با نام «من، ربات» را مطالعه کرد. از آن هنگام بشدت به ربات‌ها علاقه‌مند شد. او از همان کودکی به نحوه کارکرد اعضای مختلف بدن هم علاقه داشت و این اشتیاق جدید به ربات‌ها سبب شد رویایی جدید در ذهنش شکل گیرد؛ این‌که چگونه می‌توان با استفاده از فناوری‌های مختلف به انسان‌های ناتوان از حرکت کمک کرد تا بر این مشکل غلبه کنند.

یوشی یوکی دست از رویاهای خود برنداشت. در جوانی در رشته مهندسی تحصیل کرد و موفق به اخذ مدرک دکتری شد. موضوع پایان‌نامه‌اش نیز به اندام‌های مصنوعی اختصاص داشت. از آن به بعد تصمیم گرفت گام‌هایی جدی برای عملی‌سازی رویای دیرینه‌اش بردارد.

یوشی یوکی سانکای از سال 1991 کار روی پروژه‌ای برای ساخت نوعی اسکلت خارجی برای افراد ناتوان را آغاز کرد. او این پروژه را «عضو کمکی چندگانه» یا به اختصار HAL نام نهاد. ساخت چنین دستگاهی به هیچ وجه ساده نبود، زیرا فقط به درک اصول مکانیک و الکترونیک نیاز نداشت، بلکه باید از سازوکارهای عصبی بدن نیز اطلاع کسب می‌کرد.

چرا دست و پایمان حرکت می‌کند؟

با این‌که شاید صدها بار در روز دست و پایمان را حرکت می‌دهیم، اما این حرکت از جزئیات بسیار دقیق و پیچیده‌ای برخوردار است. ابتدا پیغامی بیوالکتریک از سوی مغز ارسال و از طریق نخاع به دست و پا می‌رسد. سپس ماهیچه‌ها براساس این سیگنال‌ها که حکم دستور را دارند، حرکت می‌کنند.

این فرآیند به دلایل متعددی ممکن است دچار اختلال و حتی وقفه شود. برای نمونه افزایش سن یا برخی آسیب‌های نخاعی می‌تواند به بروز مشکل و حتی ناتوانی در راه رفتن بینجامد. اگر بتوان این سیگنال‌های مغزی را دریافت و از آنها برای حرکت دادن اندام‌های مختلف نظیر پاها استفاده کرد، شاید بتوان مشکل بزرگی را که صدها هزار نفر در دنیا به آن گرفتارند، برطرف کرد.

اسکلت پوشیدنی چیست؟

اسکلت پوشیدنی یا اسکلت خارجی در واقع ساختاری مکانیک و الکترونیک واسطه است که می‌تواند سیگنال‌های عصبی ویژه حرکت را دریافت کرده و از طریق به حرکت درآوردن موتورهای موجود در بخش‌های مختلفی از دستگاه که حرکت اندام‌های مختلف را شبیه‌سازی می‌کنند، به حرکت طبیعی فرد کمک کند. به‌این‌ترتیب می‌توان کارهایی مانند راه رفتن، ایستادن، نشستن یا حتی بالا رفتن از پله‌ها را برای افراد ناتوان جسمی امکان‌پذیر کرد.

مسیری پر فراز و نشیب

شش سال پس از این‌که یوشی یوکی سانکای پروژه ساخت اسکلت مصنوعی را آغاز کرد، موفق به طراحی نمونه اولیه‌ای از این دستگاه شد. او سپس به فکر تجاری‌سازی این فناوری شگفت‌انگیز افتاد، غافل از این‌که گام در راهی پرچالش نهاده است.

او برای تولید انبوه «عضو کمکی چندگانه» با برترین شرکت‌های حوزه فناوری ژاپن وارد مذاکره شد. این شرکت‌ها از پژوهش‌های صورت گرفته برای تولید این اسکلت خارجی استقبال کردند، اما در مقابل تمایلی برای سرمایه‌گذاری برای محصولی که هیچ نمونه دیگری برایش در دنیا وجود نداشت، از خود نشان ندادند. به همین دلیل یوشی یوکی سانکای تصمیم گرفت خودش وارد عمل شده و شرکتی دانش‌بنیان برای تجاری‌سازی این محصول نوآورانه
پایه‌گذاری کند.

از پژوهش تا کسب و کار دانش‌بنیان

شاید این روزها شما هم عبارت شرکت‌های دانش‌بنیان را زیاد شنیده باشید. شرکت‌های دانش‌بنیان به‌طور‌کلی به فعالیت‌های اقتصادی اطلاق می‌شود که در آن، ارزش افزوده فراوانی به دست می‌آید. به زبان ساده‌تر، شاید این شرکت‌ها از ماشین‌آلات گران‌قیمت برخوردار نباشند، اما دانشی که پشت خدمات و محصولات آنها قرار دارد سبب ارزشمند بودن خروجی آنها می‌شود.

شرکت دانش‌بنیان در واقع حلقه نهایی ارائه محصول پژوهش به مشتریان است که معمولا در یک زمینه دچار مشکل می‌شوند و آن هم آشنا نبودن پایه‌گذاران آنها (پژوهشگران و دانشمندان) با بازار، گردش مالی و به طور کلی مدیریت منابع و کسب‌وکار است.

یوشی یوکی سانکای هم با چنین مشکلی روبه‌رو بود. او محصول کاملا جدیدی ساخته بود که هنوز برای بسیاری از مردم و حتی کارشناسان و پزشکان ناشناخته بود. این مساله معمولا برای محصولاتی اینچنینی روی می‌دهد، اما رویای کودکی او مانع می‌شد که تسلیم این مشکلات و چالش‌ها شود.

او در این سال‌ها برای معرفی این محصول به مراکز درمانی و تحقیقاتی، تلاش زیادی کرده است. شرکت او اکنون «عضو کمکی چندگانه» را برای استفاده افراد ناتوان جسمی به این مراکز امانت می‌دهد. این شرکت همچنین شیوه استفاده از این اسکلت خارجی را به این افراد ناتوان آموزش می‌دهد. شرکت او همچنین برنامه‌هایی برای گسترش حوزه فعالیت خود در آینده دارد.

سانکای درباره دلیل پایداری‌اش در این مسیر می‌گوید: «دلیلی که مرا به ادامه این مسیر سوق می‌دهد، ساده است. اگر انگیزه روی آوردن به این پروژه چیز دیگر بود، شاید آن را ادامه نمی‌دادم، اما این پروژه به دلیل چیزی شکل گرفته که از درونم سرچشمه می‌گیرد.»

هاردیمن

نخستین تلاش‌ها برای ساخت اسکلت پوشیدنی، توسط پژوهشگران شرکت جنرال الکتریک در قالب پروژه «هاردیمن» (Hardiman) انجام شد. این دانشمندان برای اولین بار در سال 1965، طرحی برای ساخت اسکلتی فلزی برای انسان ارائه کردند. این اسکلت 680 کیلوگرم وزن داشت، اما در عمل ناکام ماند. از این پروژه امکان شناسایی و بهره‌گیری دقیق از سیگنال‌های عصبی مغز و انتقال آن به موتورهای دستگاه وجود نداشت. افزون بر این، وزن زیاد دستگاه سبب می‌شد هرگونه انحراف، به شکل‌گیری حرکات بسیار شدید و خطرناک بینجامد.

دانشمندان در ادامه، به جای پرداختن به تمام بدن، توان خود را بر ساخت دستگاهی برای شبیه‌سازی حرکت یک دست متمرکز کردند. با این‌که این دست ساخته شده می‌توانست باری با وزن 349 کیلوگرم را از زمین بلند کند، اما خودش هم حدود 750 کیلوگرم وزن داشت. در واقع وزن زیادی این دست مصنوعی، به نارکارآمدی آن در دنیای
واقعی انجامید.

گفتنی است، امروزه در اسکلت‌های پوشیدنی به جای فلز، از مواد کامپوزیت و حتی نانوله‌های کربنی استفاده می‌شود. این مواد ضمن برخورداری از استحکام بسیار بالا، وزن به مراتب کمتری نسبت به فلزات دارند.

کاربردهای اسکلت خارجی

در نخستین بازی جام جهانی 2014 فوتبال در برزیل، کودکی که از ناتوانی جسمی برخوردار بود، با استفاده از یک اسکلت خارجی توانست به توپ در این بازی ضربه بزند. این اقدام نمادین را می‌توان اعلام رسمی عصری جدید برای بهره‌گیری از این فناوری برای کاهش ناتوانی‌های مختلف جسمی دانست.

کاربردهای این فناوری فقط به این دسته از افراد محدود نمی‌شود. درواقع حتی افراد معمولی هم می‌توانند با بهره‌گیری از این فناوری به توانایی‌هایی فراانسانی دست یابند.

چند ماه پیش در اخبار اعلام شد، یک شرکت کره‌ای موفق به طراحی نوعی اسکلت خارجی شده که به فردی که آن را به تن دارد امکان بلند کردن اشیای بسیار سنگین را می‌دهد. این اسکلت خارجی با وزن حدود 28 کیلوگرم و بهره‌مندی از مفاصل هیدرولیک می‌تواند همچون داربستی، وزن باری را که توسط کارگر حمل می‌شود، دریافت کرده و مانع ورود فشار به بدن کارگر شود.

همچنین چند نمونه از اسکلت‌های خارجی طراحی شده‌ است که می‌تواند به برداشتن گام‌های بلند و حتی دویدن کمک کرده و به این ترتیب، کاربر پس از طی مسافت‌های طولانی احساس خستگی نکند. این نوع اسکلت خارجی می‌تواند بویژه در امور نظامی مورد استفاده گسترده قرار گیرد.

صالح سپهری‌فر / کلیک (ضمیمه یکشنبه روزنامه جام جم)