רובוט רך

“בארץ ובעולם, מחפשים פתרונות עזר לנשיאת ציוד לחי”ר. נבדקים פתרונות בכל קצוות הקשת הטכנולוגית. החל בלאמות בפיקוד צפון וסוסים באפגניסטן ועד למערכות רובוטיות אוטונומיות ושלד מכאני ממונע. מחקרים אלו הינם בכיוון הנכון ויש להמשיך ולעסוק בהם. עם זאת החייל הרגלי הוא עדיין פלטפורמת המשא העבירה ביותר ובעלת ה”חתימה” הנמוכה ביותר. משום כך, בשנים הקרובות חיילים ימשיכו לסחוב משאות במשקל של 30 עד 70 ק”ג, ולפעמים אף הרבה יותר. משקל זה פוגע קשות בבריאות של החייל ובתפקודו המבצעי.” הדברים האלה ממאמרו של גדי מה טוב, מעצב תעשייתי שעוסק בפיתוח מוצרים ייחודים מבטאים את אחת הדילמות עימן מתמודדים כיום צבאות מודרנים. כיצד להפחית את משקל הציוד מבלי לפגוע ברמת הביצוע והקטלניות שלו. מה טוב (שצוטט כאן בעבר כתבה על השלד הביוני שמפתח צבא ארצות הברית) עוסק ברבות בפיתוח מנשאים לנשיאת משקל כבד, בעיקר בהיבטיו הצבאיים.

בישראל, יש לומר מקדישים לעניין תשומת לב מועטה יחסית, אולי בשל זירות הפעולה של צה”ל, שעד כה לא הצריכו נשיאת ציוד כבד לאורך עשרות קילומטרים בתנאי שטח קשים. לראיה, העימותים האחרונים ברצועת עזה, שלא הצריכו נשיאת ציוד כבד ברגל, מה גם שצירי האספקה היו פנויים כל העת. יש שיגידו כי הלחימה האחרונה בלבנון הצריכה מאמץ כזה. נכון, אם כי הוא לא מתקרב למשימות האמריקניות הנוכחיות באפגניסטן.
זו הסיבה שמשרד ההגנה האמריקני מקצה בשנים האחרונות תקציבים גדולים למחקר ופיתוח של טכנולוגיות ופתרונות חדשים, שאמורים להקל על נשיאת משקלים בשדה הקרב. כיום קיימים בשוק מספר פתרונות שנמצאים בשלבי פיתוח שונים. צריך להדגיש, אף אחד מהם אינו מבצעי בשלב זה. הבולט שבהם (שנסקר כאן בהרחבה בעבר) הוא השלד הביוני. זוהי מערכת שלד חיצוני הבנויה מסגסוגת מתכת קלה המולבשת על חייל חי”ר. השלד מוריד ממשקל המטען שנישא על גב הלוחם בכך שהוא סופג חלק מהזעזוע בשעת ההליכה ומאפשר בעזרת מנועים זעירים להקל על תנועת הברכיים והקרסוליים. הבעייה שנוצרת בשימוש בשלד הביוני היא סרבול התנועה, במיוחד אם מדובר בחיילי חי”ר שצריכים להחליף מצבים באופן תדיר בזמן קרב.

פיתוח פורץ דרך
פריצת דרך בפיתוח בנושא נשיאת משקלים, מגיע ממכון וויס – WEISS INSTITUTE באוניברסיטת הארווארד. המחקר הזה שנעשה בשיתוף DARPA – גוף המחקר והפיתוח של משרד ההגנה, בוחן פתרון אחר שנקרא, רובוטיקה קלה – soft robotics. התחום החדש הזה, מבוסס על עקרונות טכנולוגיים ותפיסות רובוטיקה מסורתיות שמשולבות יחד בחומרים רכים. במחקר פותחה מערכת של שלד חיצוני רך “exosuits”. חליפת ה-“exosuits”. מאפשרת שילוב נוח בין שתי האנרגיות שנוצרות: זו מגוף האדם וזו מהשלד / הבגד החיצוני שבנוי מרצועות ורתמות רכות. החליפה מיוצרת מבדים מיוחדים, קלים וחזקים שעוטפים צמוד את השריר בדומה לחליפת צלילה. עצם העובדה שמדובר במעין בגד חיצוני ולא מערכת הבנויה מחלקים קשיחים, מאפשרת למשתמש בה, תנועות מגוונות יותר. המנועים העדינים מוצבים סביב המותן, והם מעבירים את האנרגיה דרך החליפה למפרקים השונים. כיוון המחקר נחשב פורץ דרך שכן הוא לא מתמקד בנשיאת המשקל עצמה אלא בתמיכה במערכות השרירים והמפרקים. לטענת המפתחים, בעזרת העבודה על מערכת השרירים, ה-“exosuits”. מפחית את הסיכוי לפציעה, מגדיל את הסיבולת ומאפשר איזון ויציבות גם לגוף בעל שרירים חלשים.
“מטרת התכנית שלנו היא למצוא פתרונות חדשניים שימנעו פציעות שכיחות במערכת השלד האנושי ובשרירים כתוצאה מנשיאת משקל כבד”, כותב ד”ר רס”ן כריסטופר אורלובסקי ראש פרוייקט Warrior Web program ב-DARPA. “כוונת המחקר הוא ליצור מעין חליפה אחידה שכל חייל יכול ללבוש, והיא למעשה תוריד ממנו חלק מהעומס הפיסי – תנועה ומשקל. אנחנו רואים את הפתרון כמעין חליפת צלילה, צמודה לגוף ונוחה. הטכנולוגיות הללו, יחד עם פיתוחים נוספים, אמורות להוריד את מספר הפציעות שאנו רואים כיום בקרב חיילי חי”ר. בנוסף לכך החליפה אמורה לסנכרן ולהגביר את מומנטום התנועה, בין הקרסול, הברך והאגן. כל אלה אמורים להפחית באופן משמעותי את העומס הפיסי והשחיקה שקיימים כתוצאה מנשיאת המשקל”.

ביומכניקה של הגוף
במהלך חודש ספטמבר האחרון הוצג אב הטיפוס של המערכת ל-DARPA, ובעקבות כך הוענק לחוקרים תקציב פיתוח נוסף של 3 מיליון דולר. בהמשך המחקר, אמורים מדעני מכון וויס להמשיך לחקור את הביומכניקה של הגוף, למפות את קבוצות השרירים שצריכות תמיכה נוספת ולהתאים להם את החליפה האופטימלית.
“ניסויי השטח שעשינו עם הדגם הראשוני של המערכת, הוכיחו לנו עד כמה היא עונה כבר בשלב הזה על צרכי הנוחיות וההשתלבות בתנועה הטבעית של הגוף”, אומר ד”ר איגנסיו גלינה מאוניברסיטת הארווארד. “הניסוי הוכיח שהמערכת מאפשרת לנושא אותה לעבור מכשולים, להגביר מהירות, לנוע בתוואי קרקע משתנה, כל זאת ללא הגבלה”.
באב טיפוס של ה-“Exosuits”, המערכת מנטרת את קצב תנועת האדם ומעבירה את הנתונים למיקרו מחשב שנמצא על המותן. המחשב מנתח את המהירות והעומס ומשדר פקודה בהתאם למנועים הזעירים שנמצאים לצידו. מהמנועים עוברת האנרגיה דרך החליפה (בעזרת כבלי מתכת קטנים וקלים) לפלג התחתון של הגוף ויוצרים תנועה סינרגטית.
“המערכת צריכה לעבוד עם הגוף לא הגוף עם המערכת…” אומרים בהארוורד.
החוקרים מייעדים את ה-“Exosuits”. גם לצרכים אזרחיים, כמו למשל פגועי עמוד שדרה המתקשים בהליכה. בהמשך הפרויקט מתוכנן מחקר ופיתוח בשילוב אורטופדים, בכדי להתאים את
ה-“Exosuits”. למספר גדול ככל האפשר של צרכים.
“אין ספק שה-Exosuits. “פותח בפנינו עולם חדש של פיתוחים”, אומר ד”ר קונור וולש, מי שהקים את מעבדת ה-BIODESIGN במכון וולש בהארוואד. “אנחנו מבינים כיום את הפוטנציאל של המערכת הזאת. במהלך הפיתוח שלה, בנינו מערך שלם של מכשירי מדידה ניטור ומעקב, מה שמאפשר לנו להתפתח לכיוונים נוספים במחקר של רובוטיקה רכה”.