„V hollywoodských filmech dávají exoskeletony lidem nadpřirozenou sílu, díky které mohou zvedat auta a vytrhávat stromy. K tomu nám chybí přinejmenším energie jaderného reaktoru v hrudi,“ zahájil se smíchem svoji přednášku na konferenci IBM Think 2019 Conor Walsh, profesor katedry strojírenství a aplikované vědy na Harvardově univerzitě a pokračoval: „My naopak vyvíjíme exoskeletony, které mají lidem přibližně o 15 až 20 procent pohyb ulehčit. Mohou tak umožnit samostatné fungování například lidem po mrtvici nebo třeba úrazu páteře.“
První výsledky mnohaletého výzkumu a testování přijdou ve formě hotového produktu už zanedlouho na trh. Společnost ReWalk Robotics, která pracuje s profesorem Walshem a jeho týmem na vyvinuté technologii, již má od komise FDA schválenou robotickou pomůcku na vylepšení chůze. První nemocnice ji začnou při rehabilitacích využívat ještě letos. Cílem podle Walshe je, aby si jí lidé mohli půjčit i domů. Intenzita rehabilitace by se dramaticky zvětšila, stejně jako mobilita pacienta.
Exoskeletony jsou zatím postaveny na „klasických technologiích“, jako jsou pevné výztuže, mechanické klouby, elektrické motory a lithiové akumulátory. Díky vývoji nových materiálů a aditivních způsobů výroby (3D tisk) se podařilo zmenšit rozměry a hmotnost zařízení natolik, že umožňují poměrně pohodlné používání.
Například exoskeleton od ReWalk Robotics má hmotnost jen čtyři kilogramy, přičemž většina je soustředěna do „batůžku“ umístěného v oblasti beder. Díky nízké spotřebě (průměrná provozní spotřeba je 14 W) by kapacita akumulátoru neměla být výrazněji limitující.
Přirozený způsob ovládání
Spoustu práce dal při vývoji systém pro ovládání exoskeletonu a jeho kalibrace na konkrétního uživatele. Využívají se při tom data z mnoha senzorů rozmístěných po pohybové pomůcce, záznamy referenčního pohybu dané končetiny a systémy využívající umělou inteligenci a strojové učení. Systém díky tomu dokáže predikovat pohyb, který chce uživatel udělat a pomůže jej dokončit. Uživatel tak nemá žádný ovladač (respektive má aplikaci v chytrém telefonu pro nastavení parametrů, samotný pohyb tím však neřídí) a robotická pomůcka by měla pomáhat zcela autonomně.
Podobně koncipované robotické pomůcky budou k dispozici nejen na kompenzaci a rehabilitaci potíží s chůzí, ale i s pohybem horních končetin. V případě rehabilitace navíc exoobleky umožní v určité fázi otočit svoji funkci - mohou působit kontra vykonávanému pohybu a při cvičení tak pomoci posilovat přesně definované svalové skupiny.
Exoskeletony však mají pomáhat i zdravým lidem, pokud vykonávají práci na hranici fyzických možností. Asi nejblíže komerčnímu nasazení je v této oblasti exoskeleton podporující záda a zabraňující jejich přetěžování. Pokud například montér v továrně často ze země zvedá těžké předměty, což zpravidla končí bolestivými problémy se zády, mohl by mít oblečen exoskeleton, který bude při běžném pohybu pasivní, ale jakmile naměří výrazné zatížení zádové svalové soustavy, zapojí se a pomůže pohyb vykonat.
Budoucnost je ve funkčních textiliích
Dalším vývojovým krokem bude podle Walshe textilní robotické oblečení. Pevné výztuže a elektrické motory nahradí speciální textilní díly a sestavy individuálně nafukovatelných balonků, které bude řídit centrální vzduchové čerpadlo umístěné v batůžku na zádech. Různé sestavy balonků budou při nafukování a vyfukování vykonávat různé druhy pohybů a zároveň v klidovém (vyfouknutém) stavu budou jen minimálně omezovat přirozený pohyb uživatele.
Velkou výhodou má být i oproti exoskeletonům nízká cena. Cílem je, aby byly nedílnou součástí textilií i všechny potřebné senzory a elektrické datové dráhy, které je propojí s řídicí jednotkou.
Tím by se snížil faktor komplikovanosti natolik, že by takové obleky mohly být snadno užívány v každodenním životě. Exoobleky by měly být podle odhadů Conora Welshe na trhu do pěti let.
