שלד חיצוני

הצבא האמריקני לא אומר נואש במאמצים שלו להצטייד בחליפות רובוטיות לנשיאת משקלים. בחודש מארס הודיעה חברת SARCOS ROBOTICS האמריקנית, על זכייה במכרז של מפקדת המבצעים המיוחדים בצבא ארצות הברית, לפיתוח שלד רובוטי חדש. הפיתוח  יתבסס על  פרוייקט ה GUARDIAN  XO, שלד רובוטי שנמצא כבר בשימוש תעשייתי בעולם. החוזה הזה מצטרף לשני חוזים נוספים שנחתמו השנה בין  SARCOS ROBOTICS  לצי וחיל האוויר האמריקנים. בחוזה עם הצי אמור השלד הרובוטי לשפר את הביצועים במספנות התחזוקה ובחיל האוויר הוא מוגדר למטרות לוגיסטיות. ככל הנראה – העמסת חימוש והתקנת מערכות מוטסות המצריכות שילוב של  עבודה עדינה ומדויקת, עם משקל רב. הדגם שיפותח למפקדת הכוחות המיוחדים אמור לסייע בנשיאת ציוד כבד בתמרונים רגליים ארוכים.

ה Guardian XO מונע מאנרגיה של סוללה נישאת, המספיקה לעבודה עד שמונה שעות. במידת הצורך, ניתן להחליף את הסוללות במהירות ללא צורך בכיבוי השלד. במקרה הצורך יכול המשתמש להשתחרר מהשלד החיצוני, או לעטות אותו מחדש , בתוך שלושים שניות בלבד.עד כה השקיע SARCOS ROBOTICS כמעט 200 מיליון דולר בפרויקט ה GUARDIAN  XO, שפותח במטרה להיות מוצר גנרי וככזה,  הוא יותאם בהמשך גם למשימות בהתאם לדרישת הלקוח.

“את אב הטיפוס הראשון שפתחנו כבר לפני עשור והוא התבסס על יכולת  הידראולית וצריכת אנרגיה חשמלית בעוצמה של  6,000 וואט,” אומרת כריסטי מרטינדייל, מנהלת השיווק הראשית של החברה.  “במהלך השנים הצלחנו לפתחמערכת יעילה יותר וכיום, החליפה כולה צורכת פחות מ- 400 וואט”. על פי נתוני החברה ה GUARDIAN  XO אמור לאפשר לחייל הנושא אותו יכולת תנועה במהירות של עד 5 ק״מ בשעה עם משקל של 90 ק״ג עם יחס המרת משקל שעומד על  20:1.  כלומר, במשקל מקסימאלי של 90 ק״ג המפעיל  מתאמץ כאילו הוא מפעיל 4.4 ק״ג בלבד.  לדברי מנכ״ל SARCOS ROBOTICS, בן וולף,  ה Guardian XO מתוכנן על פי ביומכניקה אנושית  והוא מתאים את עצמו באופן מדויק לתנועות הגוף הטבעיות של המפעיל.

הדרישה ההולכת וגוברת למערכות רובוטיות בסגנון שלד חיצוני מושכות לאחרונה גם את תשומת ליבם של המשקיעים. חברת המחקר והייעוץ הבריטית  ABI Research, פרסמה בתחילת חודש מאי האחרון תחזית אופטימית מאד לשוק השלדים החיצוניים. ראיין וויטון, האנליסט שביצע את המחקר טוען כי עד 2028 יגלגל שוק השלדים החיצוניים- האזרחי והצבאי-  כ 6 מיליארד דולר בשנה. ״השוק הזה הולך וגדל בשנים האחרונות לנוכח הצלחות מוכחות, בעיקר בתעשיית הרכב״, אומר וויטון בראיון לאתר  .roboticsbusinessreview ״השלב הראשון של הצגת היכולות וקליטתן נמצא כבר מאחורינו. אנחנו רואים שימוש נרחב באלפי מערכות שלד חיצוני בתעשיות הרכב והמתכת. עכשיו מגיע השלב השני, זה  שמורכב  ממערכות מתוחכמות  וממוקדות  לצורכי הלקוח. השלב הזה יכלול מערכות לומדות ומערכות מבוססות iot לצורך שיפור הביצועים״.

שלד חיצוני ONYX
צילום: לוקהיד מרטין

מערכת שלד חיצוני נוספת שנבחנת בימים אלה על ידי הצבא האמריקני – ARMY–  היא ה ONYX  של חברת לוקהיד מרטין. ה ONYX מבוססת על שלד חיצוני המותאם לגוף התחתון, ומקל בעיקר על העומס המופעל על הברכיים. בעזרת מערכת חיישנים ובינה מלאכותית, המערכת מזרימה אנרגיה חשמלית למעין מפרקים חיצוניים סביב הקרסול, הברך והמותניים, ובכך מורידה את העומס המופעל על השלד והשרירים. המערכת זכתה בפרס המוצר המבטיח של המגזין Popular Science  לשנת 2018.

תעודת זהות  – SARCOS ROBOTICS

שלד חיצוני GUARDIAN XO
צילום: SARCOS ROBOTICS

 

SARCOS ROBOTICS נחשבת לאחת החברות המובילות בעולם בכל הקשור למערכות רובוטיות המחקות תנועה אנושית. היא הוקמה בשנות ה 80 של המאה הקודמת על בסיס מדענים מהמחלקה למיקרו מכאניקה של אוניברסיטת יוטה. בתחילת שנות ה 2000  זכתה SARCOS ROBOTICS בחוזה הראשון שלה, לפיתוח שלד חיצוני ל    DARPA– מנהלת המחקר והפיתוח  של הפנטגון. הפיתוחים של החברה משכו התעניינות רבה מצד חברות הענק הביטחוניות, וב 2007 נרכשה SARCOS ROBOTICS  על יד RAYTHEON. שבע שנים אחר כך היא נקנתה על ידי קרן השקעות משותפת למספר חברות ענק בהן :

 Caterpillar, GE Ventures  ו  Microsoft. בין המוצרים הבולטים של החברה, רובוטים במתחמי שעשועים. למשל, מתקני ״שודדי הקאריביים״ בפארקים של חברת דיסני הם מתוצרת SARCOS ROBOTICS. נוסף לכך בנתה החברה במהלך השנים את מערכות הניסוי הרובוטיות לחליפות החלל של NASA ואת מערכת המזרקות הרובוטיות בחזית קזינו BELLAGIO  בלאס ווגאס.

 

מחוץ לקופסא

מחקר פורץ דרך בנושא נשיאת משקלים,  נערך בשנים האחרונות ב – WEISS INSTETUE  באוניברסיטת הארווארד . המחקר בוחן טכנולוגיה שנקראת , רובוטיקה קלה – soft robotics. הוא מבוסס על עקרונות טכנולוגיים ותפיסות רובוטיקה מסורתיות שמשולבות  יחד עם חומרים רכים. במחקר פותחה מערכת של שלד חיצוני רך בשם  “exosuits״. החליפה מאפשרת שילוב אופטימלי בין שני סוגי אנרגיה: זו מגוף האדם וזו מהשלד / הבגד החיצוני שבנוי מרצועות ורתמות  רכות . החליפה מיוצרת מבדים מיוחדים, קלים וחזקים, שעוטפים באופן צמוד את השריר, בדומה לחליפת צלילה . 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 בשל העובדה  ש‎הוא לא מתמקד בנשיאת המשקל עצמה אלא בתמיכה במערכות השרירים והמפרקים. לדברי המדענים של הארווארד, בעזרת העבודה על מערכת השרירים, ה “exosuits ”  מפחית את הסיכוי לפציעה , מגדיל את הסיבולת ומאפשר איזון ויציבות גם לגוף בעל שרירים חלשים.

תמונת ראשית: שלד חיצוני ONYX, צילום: לוקהיד מרטין.