تحليل متعمق لتاريخ تطور الروبوتات الهيكلية الخارجية والحالة التكنولوجية لها
**أولا: تطوير وسيناريوهات الروبوتات الهيكلية الخارجية**
في الواقع، نشأ تعريف الهيكل الخارجي في البداية من الحيوانات، أي الهيكل الخارجي. تُستخدم هذه الهياكل الخارجية عمومًا لدعم الحيوانات وحمايتها. على النقيض من ذلك، فإن البشر مخلوقات ذات"الهيكل الداخلي"لذلك، تشير روبوتات الهيكل الخارجي عمومًا إلى الأجهزة الكهروميكانيكية القابلة للارتداء والتي يمكنها حماية نفسها وتعزيز القدرات البشرية. من منتج إلكتروني واحد يمكن ارتداؤه، فقد شكل تدريجيًا تكاملًا عبر الحدود للإلكترونيات والآلات والأجهزة الحيوية، مما شكل تقنية متطورة فريدة من نوعها للمستقبل. في مجال التطبيق، تم تطويره واشتقاقه أيضًا ليشمل أجهزة يمكن ارتداؤها يمكنها تعزيز (المساعدة في إعادة التأهيل) للأشخاص ذوي الإعاقة، وتستخدم بشكل أساسي لمساعدة المرضى في تدريب إعادة تأهيل المشي. لذلك، حاليًا، تنقسم روبوتات الهيكل الخارجي عمومًا إلى هياكل خارجية معززة وهياكل خارجية لإعادة التأهيل من حيث الوظيفة.
تعود فكرة الروبوتات ذات الهياكل الخارجية إلى عام 1890، عندما اخترع روسي يُدعى نيكولاس ياجان نوعًا من أنظمة الهياكل الخارجية التي تعمل بوسائد هوائية مضغوطة؛ وفي عام 1917، طور مخترع أمريكي روبوتًا ذو هيكل خارجي يعمل بالبخار؛ وفي عام 1960، ظهر أقدم مشروع للهياكل الخارجية، والذي نشأ من الدروع العسكرية المحسنة للجيش الأمريكي. وفي الوقت نفسه، بدأ الباحثون في جامعة كورنيل أيضًا في دراسة مفهوم تعزيز الإنسان. وبعد ذلك، سرعان ما بدأ تطوير روبوتات الهياكل الخارجية، وتم التعرف بسرعة على معظم المشكلات التي يمكن تحديدها في هذا المجال. في عام 1970، احتوى نظام هاردمان الذي صممته شركة جنرال إلكتريك على أكثر من 30 مفصلًا ويمكنه رفع وزن 1500 رطل، مما يدل على الإمكانات الهائلة لتكنولوجيا الهياكل الخارجية.
من البحث والتطوير إلى التطبيق، مرت روبوتات الهيكل الخارجي بأكثر من مائة عام. كما بدأت روبوتات الهيكل الخارجي في الاستخدام بشكل متقطع في المجالات الطبية والصناعية واللوجستية وغيرها من المجالات منذ المجال العسكري الأولي، بما في ذلك إكسو المختبرات وBarrett طبي في الولايات المتحدة وRewalk في إسرائيل وRex بلونيكس محدود في المملكة المتحدة وCyberDyne في اليابان وروبوتات الهيكل الخارجي من باناسونيك، وهي كلها مؤسسات رائدة في الصناعة.
في تاريخ تطوير روبوتات الهياكل الخارجية في الخارج، كشفت شركة باناسونيك لأول مرة عن مشروع تطبيق روبوتات الهياكل الخارجية في المجال الصناعي في عام 2014. في ذلك الوقت، من أجل السماح للعمال العاديين بحمل أشياء ثقيلة تزن 15 كيلوغرامًا بسهولة والتحرك، صنعت باناسونيك أولاً نسخة خفيفة الوزن من دعامة الهيكل الخارجي، ثم دعمتها لاحقًا بمواد ألياف الكربون في مناطق الظهر والفخذين والساقين والقدمين، جنبًا إلى جنب مع محرك طاقة يمكن إيقاظه بواسطة أجهزة استشعار، وأخيرًا حققت القدرة على مساعدة الأشخاص بسهولة في حمل 15 كيلوغرامًا من العمل. بالإضافة إلى ذلك، أطلقت شركة إكسو بيونيك وsuitX في الولايات المتحدة على التوالي روبوتات الهياكل الخارجية الصناعية الخاصة بهما. ومن بينها، تم بالفعل تطبيق روبوت الهيكل الخارجي للأطراف العلوية إكسوفست من شركة إكسو بيونيك على التشغيل العلوي لخط تجميع سيارات فورد.
نسبيًا، بدأ هذا المسار في الصين متأخرًا نسبيًا، لكنه تطور بقوة، وخاصة في مسار روبوت الهيكل الخارجي لإعادة التأهيل، وظهرت العديد من الشركات الناشئة، بما في ذلك مايبو روبوت وBig أي وRuihan طبي وScreaming تكنولوجيا وJinhe وFourier ذكاء، إلخ. كلهم شركات رائدة في هذا المجال في السنوات الأخيرة. من بين هذه الشركات، من حيث التمويل، فقد أكملوا عمومًا جولة ما قبل A من التمويل في 2017-2018.
كما ظهرت الروبوتات الهيكلية الخارجية الصناعية حسب الحاجة في الصين، بما في ذلك التطبيقات في مجالات تجميع السيارات والخدمات اللوجستية. كما بدأت الشركات ذات الصلة بالروبوتات الهيكلية الخارجية الصناعية في الصين في المضي قدمًا. على سبيل المثال، تم الإبلاغ في عام 2019 عن روبوت الهيكل الخارجي الصناعي خرائط للأطراف العلوية من أوشا ذكاء أنه تم اختباره في مصانع شيري السيارات وYutong حافلة وBeijing بنز وGeely السيارات. كما أطلقت الشركات الناشئة في مجال روبوتات الهيكل الخارجي اللوجستية مثل حديد رجل ملاكمة رسميًا أول روبوت هيكل خارجي لوجستي للأغراض العامة في عام 2019، ولديها تطبيقات تعاونية مع ج د.كوم وDeppon وSchneider على روبوتات الهيكل الخارجي اللوجستية، وستواصل تطوير روبوتات الهيكل الخارجي بشكل عميق لتطبيقات المشهد الصناعي والبناء في المستقبل.
**ثانياً: التكنولوجيا والحالة الحالية لروبوتات الهياكل الخارجية**
يشتمل روبوت الهيكل الخارجي بشكل عام على ثلاثة أجزاء: التصميم العام للآلة، وتصميم السائق (الآلية)، واستراتيجية التحكم. أصعب نقطة في روبوت الهيكل الخارجي هي تحقيق التفاعل والتحكم في الوقت الفعلي بين الإنسان والآلة. مبدأ العمل العام للتفاعل هو بشكل عام: الخطوة الأولى هي إدراك النية السلوكية البشرية، والتي تكون بشكل عام مزيجًا من جيروسكوب + مقياس التسارع + إشارات مخطط كهربية العضلات، وما إلى ذلك؛ الخطوة الثانية هي تحقيق طريقة القيادة، مثل استخدام القيادة السلوكية المتقدمة؛ والخطوة الثالثة هي بشكل عام الحكم على البيئة الخارجية من خلال إدراك الليزر + الموجات فوق الصوتية.
في الوقت الحاضر، هناك طريقتان للروبوتات للحصول على النوايا البشرية: الحصول بشكل مباشر على نية المشغل والحصول بشكل غير مباشر على نية المشغل. تشمل طرق الحصول بشكل مباشر على نية المشغل بيانات تخطيط كهربية العضلات أو قوة التفاعل بين البشر والروبوتات. تتمثل الطرق غير المباشرة في الحصول على بيانات من مفاصل الهيكل الخارجي، وتقدير نية المشغل ثم تضخيم تأثير الحركة. تعد شركة نيورالينك التي أسسها ماسك، والتي تلتزم بربط الدماغ البشري والحاسوب، إحدى الطرق لتعزيز هذا الاتصال.
في الوقت الحالي، لا تزال الروبوتات الهيكلية الخارجية تتمتع بمساحة كبيرة للخيال وهناك خيارات قريبة من المنتجات الاستهلاكية. من منظور تقني، فإن عتبة البحث والتطوير لروبوتات الهيكل الخارجي لإعادة التأهيل منخفضة نسبيًا، وفي الوقت نفسه، تنتمي إلى الأجهزة الطبية من الفئة الثانية، وعتبة التسجيل منخفضة نسبيًا؛ تم اختراق الأداء التقني المحدود لروبوتات الهيكل الخارجي للمساعدة في المشي باستمرار؛ عتبة البحث والتطوير التقني للروبوتات الجراحية مرتفعة نسبيًا، وتنتمي إلى الأجهزة الطبية من الفئة الثالثة. عتبة التسجيل ودورة التسجيل في الصين طويلة جدًا. لذلك، ليس من المستغرب أن تنفجر روبوتات الهيكل الخارجي في الصين.
من حيث التكنولوجيا المتطورة، في هذه المرحلة، تقوم جامعة شيان جياوتونغ، وإمبريال كوليدج لندن، وجامعة ملبورن بإجراء أبحاث على مخطط كهربية الدماغ، بينما تركز جامعة هونج كونج للفنون التطبيقية على البحث الذي يجمع بين التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة وروبوتات الهيكل الخارجي. هذه كلها اتجاهات متطورة للغاية في مجال إعادة تأهيل الأعصاب وإعادة تأهيل الروبوتات في العالم في الوقت الحاضر. ومع ذلك، لا تزال صناعة إعادة التأهيل الطبية في الصين في مرحلة مبكرة من التطوير. حتى بالنسبة لبعض روبوتات الهيكل الخارجي التي حصلت على شهادات طبية مختلفة، لا تزال المزيد من الشركات تكرس معظم طاقتها للبحث والتطوير في روبوتات الهيكل الخارجي الطبية. المنتجات المطبقة تجاريًا حقًا موجودة بشكل أساسي في معدات إعادة تأهيل المفاصل، مثل روبوت الهيكل الخارجي للتدريب على إعادة تأهيل الأطراف السفلية من روبوت مايبو، وروبوت الهيكل الخارجي لإعادة تأهيل اليد، ومعدات إعادة تأهيل المعصم والكاحل من فورييه.
كانت هناك بشكل أساسي المشاكل التالية التي ابتليت بها روبوتات الهيكل الخارجي في المرحلة المبكرة. كانت المشكلة الأولى هي مشكلة الطاقة. كانت روبوتات الهيكل الخارجي المبكرة لا تنفصل عن الطاقة الخارجية. كان الدفع من خلال محركات الاحتراق الداخلي والكابلات ذات يوم مشكلة أعاقت تطوير الروبوتات، مما كان له تأثير على وزن الروبوتات واستدامتها. تكمن المشكلة الثانية في تكنولوجيا التحكم. تمكن تكنولوجيا التحكم الروبوتات من تحقيق التحكم الفعال والتحكم الحر متعدد الأبعاد بدقة طوال العملية بأكملها، ومواكبة التغييرات المختلفة في البشر. إذا لم تكن هناك قدرة على إدراك اتجاهات الحركة المختلفة لجسم الإنسان، وتقديم المساعدة ودعم العمل للناس، فإن روبوت الهيكل الخارجي سيصبح عبئًا بدلاً من ذلك.
في الوقت الحاضر، مع نضوج بطاريات الليثيوم وخلايا الوقود ومصادر الطاقة الفعالة الأخرى، بدأت بعض روبوتات الهيكل الخارجي في حل مشاكل الطاقة والتحكم بشكل جيد، وكان هناك العديد من فروع روبوتات الهيكل الخارجي ذات الوظيفة الواحدة، بما في ذلك أشكال الأقواس والقفازات والأصابع والسراويل القصيرة ووسادات الركبة وما إلى ذلك، كما استمدت أغراض التطبيق أيضًا من المجالات الصناعية والطبية والمدنية والعسكرية.
**ثالثا: الخاتمة**
في الوقت الحاضر، من حيث سوق روبوتات الهياكل الخارجية، نظرًا لوجود منافسة في السوق الصناعية والمنتجات الناضجة مثل الروبوتات الصناعية، فإن السوق الأكثر احتمالاً لروبوتات الهياكل الخارجية لا تزال في المشهد الطبي. السوق الأول هو سوق الأضرار التي لا رجعة فيها، والتي تستهدف بشكل أساسي الأشخاص الذين يعانون من ضعف الحركة الناجم عن تلف العضلات والعظام والأعصاب والأنسجة الرخوة والشيخوخة. يوجد حوالي 90 مليون شخص في مجموعة 2C هذه. من الأهمية بمكان تمكين الأشخاص ذوي الإعاقات الجسدية من الوقوف. السوق الثاني هو سوق إعادة التأهيل القابل للعكس، وخاصة لضمور العضلات المؤقت وإعادة التأهيل الذكي الناجم عن علاج الراحة في الفراش لأسباب جراحية. يوجد حوالي 25 مليون شخص ومؤسسات متداولة تتعاون لإنشاء قنوات كل عام.
في المستقبل، يجب أن يظل السوق الرئيسي لروبوتات الهيكل الخارجي هو سوق المستهلك، مثل التطبيقات الخفيفة مثل المشي في الهواء الطلق، والمشي لمسافات طويلة، وتسلق الجبال، والتسلق، وما إلى ذلك، وإنتاج المنتجات في شكل مكونات فردية مناسبة للركبتين والفخذين والأحذية والذراعين، وما إلى ذلك. لا توجد معايير محددة لهذا الجزء من السوق، ولكن المساحة ضخمة جدًا.
ومن المأمول أن يستمر انخفاض أسعار الروبوتات الهيكلية الخارجية في المستقبل القريب، مع غزو المواد والقضايا الأخرى، وأن تصل في النهاية إلى مستوى عشرات الآلاف أو حتى آلاف اليوانات. وفي هذا الوقت، لا شك أن السوق سوف تشهد اختراقًا هائلاً. وإذا كان من الممكن بيع الروبوتات الهيكلية الخارجية كملابس عالمية، فربما لن يكون استكشاف الإنسان للكون المجهول حلمًا بعيد المنال.
**تصريح**: هذه المقالة مقتطفة من الإنترنت، مختصرة قليلاً، وحقوق الطبع والنشر تعود إلى العمل الأصلي. إذا انتهكت حقوق الطبع والنشر، فسيتم حذفها.
توصية المنتج.
نحن نقبل منتجات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية المخصصة المصنوعة جميعها في الصين. اختر منتجات صمام الملف اللولبي لمكثف الأكسجين عالية الجودة بأفضل الأسعار على شنيانغ هوليان دقة أداة كو.، المحدودة.
معلومات عنا.
تأسست شركة شنيانغ هوليان للأجهزة الدقيقة المحدودة في عام 2017، وهي متخصصة في إنتاج ملحقات مولد الأكسجين: صمام الملف اللولبي المصغر لمولد الأكسجين الطبي المحمول، مولد الأكسجين الطبي بأربعة اتجاهات وموضعين، صمام الملف اللولبي لمولد الأكسجين الطبي من 3 لتر إلى 10 لتر، مجموعة منظم الضغط لجهاز تركيز الأكسجين، مجموعة تخفيض الضغط لجهاز تركيز الأكسجين، مقياس تدفق الثقب الدقيق لجهاز تركيز الأكسجين، مقياس تدفق الثقب الدقيق لجهاز تركيز الأكسجين الطبي، مقياس تدفق 5 لتر لجهاز تركيز الأكسجين، صمام أمان خاص لجهاز تركيز الأكسجين، موصل أنبوب إمداد الأكسجين بصمام قنية آمن ضد الحرائق، مرشح أساسي للأكسجين، مرشح بدرجة طبية، صمام فحص (مادة PA6)، صمام فحص (مادة نظام ABS)، رأس خزان المنخل الجزيئي لملحقات مولد الأكسجين، مرشحات الهواء لملحقات جهاز تركيز الأكسجين، موصل معاهدة حظر الانتشار النووي رقم 1/8-∅8 لملحقات جهاز تركيز الأكسجين معاهدة حظر الانتشار النووي رقم 1/8-∅10 موصل، ملحقات جهاز تركيز الأكسجين فوهة ثلاثية الاتجاهات، ملحقات جهاز تركيز الأكسجين فوهة 90 درجة، تصنيع القالب وقولبة القذف.