לקום לתחייה

שני פיתוחים חדשים של שלדים רובוטים המשפרים את הביצועים הפיסיולוגיים, שהוצגו בסוף השנה שעברה מסמנים כנראה את המגמה לשנים הבאות. התחזית הכלכלית היא כי השוק הזה יכפיל עצמו כל שנה בעשור הקרוב, וישפר את איכות החיים עבור חולים רבים הסובלים מבעיות הליכה שונות. 

שוק השלדים החיצוניים הרובוטיים – Exoskeleton Robots, אמור לצמוח בעשור בקרוס משווי של כמיליארד דולר כיום  לשווי של 8 מיליארד דולר ב 2032, כך קובע דו”ח של חברות הייעוץ האמריקניות Fact.MR ו  competitive intelligence provider. הדו”ח שפורסם בסוף השנה באתר yahoo finance קובע כי השלד החיצוני מספק מגוון רחב של פתרונות לבעיות אורטופדיות, והביקוש להן גדל בקצב גבוה. בארצות הברית בלבד, יש כיום כ 60 מיליון בני אדם שסובלים מבעיות תנועה ששלד רובוטי יכול לפתור.

לא בכדי הצבא האמריקני על כל הזרועות שלו, משקיע בשנים האחרונות תקציבים גדולים בניסיון לפתח מערכות שלד חיצוניות שאמורות להקל על חיילים במשימות מבצעיות ולוגיסטיות. כך למשל, בחודש אוקטובר האחרון הדגים חיל האוויר האמריקני מערכת חדשה שאמורה לתת פתרון לפקחי העמסה במטוסי מטען.

בניסוי ההדגמה שנערך בבסיס חיל האוויר Wright-Patterson באוהיו, דחפו שני חיילים  שלבשו את השלד החיצוני משטח מטען  בתוך מטוס  Globemaster C-17 במשקל של יותר מטון וחצי.  את המערכת בשם  Forge System, פיתחה חברת הסטארט אפ  Roam Robotics מקליפורניה, בשיתוף עם מספר גופים בטחוניים ובהובלת מעבדת הניסויים המרכזית של חיל האמריקני –  AFRL.

המערכת בנוייה משלושה חלקים: מנוע קטן בתיק גב ושני שרוולי רגלים לבישים. המנוע מפעיל מפרקים פנאומטיים סביב האגן, הברכיים והקרסוליים, שמורידים את העומס מהמפרק הטבעי. הודות למנוע הקטן שנישא בתיק הגב, המערכת מאפשרת עבודה עם משקלים כבדים מאד. בשונה ממערכות שלד חיצוני אחרות שמפותחות לכוחות לוחמים ומתמרנים ה Forge System יועדה מלכתחילה לסביבה לוגיסטית ולכן היא מאפשרת שילוב של מעין מנוע חיצוני נישא.

“אין ספק שהמערכת הזו מורידה עומס רב”, סיפר לאחר הניסוי ב Wright-Patterson, סמל שון סטורמס, פקח ההעמסה הראשי של טייסת האספקה 87. “מטען במשקל של טון וחצי מצריך בדרך כלל בין ארבעה לחמישה פקחים כדי לדחוף אותו. בניסוי עצמו היינו שני פקחים בלבד, והרגשנו במפורש שהלחץ על הברכיים  ירד באופן משמעותי”.

בעבודת מחקר שערך חיל האוויר האמריקני התברר שפקחי העמסה במטוסים נדרשים לדחוף משקלים כבדים לאורך זמן, מה שגורם לשחיקה פיסיולוגית ובעיות אורטופדיות רבות, שמביאות לעיתים להשבתה חלקית של המערך בשל פציעות. על פי מחקר של משרד התחבורה האמריקני,  ב 2019 בלבד נגרם למשק נזק שמוערך ב 31 מיליון דולר כתוצאה מפציעות של סבלים בסקטור התעופה.

תמונה: ניסוי העמסה עם מערכת שלד חיצוני Forge System

“מניתוח נתונים שהתמקדו במצבם הרפואי של פקחי העמסה, ראינו בבירור שיש במערך הזה שחיקה מהירה יותר של חיילים”, סיפר לאתר DEFENCE NEWS ג’ון פלוריו, מחממת הפיתוחים של חיל האוויר האמריקני. “השלד הזה לא רק שיאפשר לנו העמסה אנושית של משקלים גדולים יותר, הוא יאפשר לפקחי ההעמסה קריירה ארוכה יותר. זה אומר חסכון משמעותי בתחלופת כוח אדם, בהכשרה לאורך זמן ובעיקר שימור ידע ארגוני -מקצועי שהולך כיום לאיבוד עם קצב תחלופה גבוה של עובדים מקצועיים”.

פיתוח אזרחי אחר של שלד חיצוני הוצג בסוף השנה על ידי אוניברסיטת סטנפורד. השלד החיצוני של סטנפורד פותח במיוחד לצרכים רפואיים, והוא מבוסס על שרוולי רגליים בלבד, ללא חלק עליון, מה שאמור לאפשר תנועה נוחה יותר בחיי היום יום. עיקר התנועה המכנית ממוקד דווקא באזור הקרסוליים. המערכת בנוייה ממגף לביש עם מנוע קטן  מנוע קטן שמחליף למעשה את עבודת השריר והשוק. במגף עצמו משולבים חיישנים שמנטרים את התנועה ובעזרת אלגוריתם מתקדם ולמידת מכונה, מתאימים את המערכת באופן מדוייק למומנט הפיסיולוגי של האדם.

תמונה: מערכת שלד חיצוני Forge System של חיל האוויר האמריקני צילומים: Patrick Patrick/ Air Force

המערכת החדשה פותחה על בסיס מערכת קודמת שנוסתה על רצים, והצליחה להגביר את מהירות הריצה שלהם ב 10%.

“על ידי החישה של תנועת האדם אנחנו מצליחים להגיע לרמת דיוק גבוהה מאד של המנועים, וכך למעשה שומרים על הבטיחות של הפציינט ומונעים שחיקה מוגברת של איברים בגוף”, סיפר לאתר NEW ATLAS, פטריק סלייד מצוות שפיתוח של סטנפורד. “בתוך שעה מלבישת המערכת היא יודעת לבנות את פרופיל המשתמש ולהפעיל את המנועים בהתאם, בהקשר של מהירות וגובה הצעד. זו המערכת הראשונה בעולם שעושה התאמה אישית ובואפן אוטונומי. עד כה ראינו מערכות שהמנועים שלהם פועלים באופן מונוטוני בלי קשר ליכולות הפיסיולוגית של המשתמש”.

מעבר להתאמה האישית בבניית פרופיל המשתמש של המערכת, היא מאפשרת גם חסכון משמעותי באנרגיה.

“האופטימיזציה המתמשכת של המערכת מאפשרת ללובש אותה לשפר את מהירות ההליכה בכמעט 10% תוך חסכון אנרגיה פיסיולגית  של כ 17% “, אומר סטיב קולינס ראש צוות המחקר והפיתוח. “ראינו את הנתונים האלה באופן מדוייק מאד בניסויים שערכנו על גבי הליכונים מנוטרים, שם השוונו בין הליכה עם השלד החיצוני להליכה עם נעליים רגילות”.

אוכלוסיית היעד של השלד החיצוני שפיתחה סטנפורד היא בעיקר חולים הסובלים מבעיות מפרקים בגפיים התחתונות, שמגבילות אותן בהליכה רציפה. השלב הבא של הפיתוח יתמקד על פי חוקרי האוניברסיטה בהתאמת המערכת לחולים קשישים ואנשים הסובלים משיתוק חלקי.


תמונת כותרת: שלד חיצוני מבוסס למידת מכונה שפיתחה אוניברסיטת סטנפורד. צילום: Kurt Hickman, Director For Visual Media At Stanford University

אמיר בר-שלום

תגובות סגורות