Страны, которые готовы тратить больше 1% ВВП на развитие науки, понимают, что за этим лежит процветание всего общества страны. В таких странах, где наука имеет благоприятную почву для развития, процветает робототехника и сопутствующее машиностроение с сегментом хорошего образования и здравоохранения. Как правило, в таких странах вместо церквей, ресторанов и вечно меняющегося асфальта/плитки стараются строить учебные центры, школы, ВУЗы, техникумы, выпускники которых создают всемирную сеть Интернет, корпорацию Майкрософт или компанию Apple. В других подобных странах, как говорят в новостях, я сам не проверял, создаются уникальные сплавы металлов и микроэлектроника, и из них потом строят отличного качества автомобили типа Лексус, а в третьих появляются корпорации Samsung, в четвёртых - Xiaomi и Huawei. При этом, технические специалисты с хорошим образованием высоко ценятся, что выражается в высоких заработанных платах и социальных льготах.
Когда-то так было и в моей стране, когда каждый четвертый самолёт гражданской авиации всего мира был произведён именно в ней. И это было обусловлено созданием всей цепочки - от добычи полезных ископаемых до КБ и цехов сборки самолётов.
Но вернёмся к роботам. Сегодня было бы интересно рассмотреть, как развитые страны применяют робототехнику в социально значимых сферах, то есть в медицине и производстве.
Затраты на медицину => носимые роботы на производстве.
Связанные с работой заболевания опорно-двигательного аппарата являются серьезной проблемой среди работающих: на них приходится почти 70 миллионов посещений врача в США в год, что создаёт серьезную нагрузку на медицинский сектор. Этот высокий риск травм связан с высокими требованиями во многих трудоёмких отраслях. Например, по статистике сборщики автомашин поднимают руки в среднем 4600 раз за смену (рабочий день). Таким образом, в 2020 году 63100 травм плеча на рабочем месте привели к отсутствию на работе в среднем от 25 до 37 дней, что привело к снижению производительности и высоким затратам, а также затратам страховых компаний на медицинское обслуживание. Сказался на экономике развитой страны (той, которая тратит на науку больше 1% ВВП)и ранний выход на пенсию значительного числа граждан по состоянию здоровья.
Поэтому научные институты с хорошо обученными специалистами были озадачены разработкой технологии автоматизации с соблюдением эргономических мер с целью представить устройства помощи при подъёме, снижающие риск травм.
Однако первоначально представленные образцы часто требовали модификации производственной линии, поэтому их внедрение оказалось дорого и их трудно было обобщить для решения нескольких задач.
Научные центры стали думать дальше - надо же было заботиться о гражданах, выполнять требования профсоюзов, да и вообще - снизить нагрузку на медцентры. В итоге, предложенные носимые устройства, такие как пассивные плечевые опоры и экзоскелеты, потенциально должны были стать более универсальными за счётам того, что напрямую поддерживают работника и более легко интегрируются в существующую рабочую среду.
От жёстких роботов-экзоскелетов к надувным.
Большинство носимых плечевых вспомогательных устройств для промышленных работ изготовлены из жёстких компонентов и используют пассивное срабатывание, например, пружинные механизмы (примеры устройств включают Levitate Airframe, Ekso Bionics Evo, Hilti Exo-01, Ottobock Paexo и Skelex 360-XFR - всё это названия экзоскелетов). Обладая более лёгкой структурой, чем их активные аналоги, эти экзоскелеты продемонстрировали способность снижать активацию агонистических мышц верхних конечностей на 16–73 % для ряда видов деятельности, включая удержание, указание и дотягивание. При этом наблюдалась большое снижение нагрузки на мышцы работника с более высоким уровнем помощи.
Но не обошлось без проблем. Первые варианты экзоскелетов вызывали сопротивления при опускании рук, как раз в тот момент, когда помощь с их стороны уже была не нужна и тестировщикам приходилось оказывать сопротивление против направленной помощи.
Ученые стали думать дальше... И додумались до мягких роботов-экзоскелетов.
Мягкие активные роботы сочетают в себе преимущества управляемого срабатывания с более компактными размерами и меньшим весом целевых конечностей благодаря использованию мягких материалов. Кроме того, активное приведение в действие потенциально может решить проблему компромисса между помощью и сопротивлением, поскольку оно может оказывать помощь, когда это необходимо, и отключать питание, чтобы минимизировать сопротивление в противном случае.
До сих пор мягкие активные роботы в первую очередь разрабатывались для медицинских применений с первоначальными испытаниями на здоровых людях, выполняющих повседневную деятельность. В частности, предварительные оценки надувных плечевых роботов во время отведения и сгибания плеч показали снижение активации дельтовидных мышц до 70%, тогда как твёрдые роботы с тросовым приводом снижали активность дельтовидных мышц до 42% при подъёме веса до 1 кг.
Разработав такого мягкого робота, его предложили к испытаниям на одной из фабрик по сборке автомобилей. Пять рабочих использовали робота на участке прототипирования производственной линии (выполняя те же задачи, что и на реальной производственной линии, но в более медленном темпе). По итогам использования, рабочие посчитали робота полезным для выполнения статических задач (например, удержания объектов) и менее полезным для высокодинамичных задач. Некоторые рабочие сочли вес и комфорт системы приемлемыми, тогда как другие заявили о необходимости лучшего соответствия и распределения веса. Все участники согласились, что уровень поддержки был достаточным, чтобы держать руки поднятыми, не требуя никаких усилий для удержания положения.
Чтобы лучше понять физику движения работника и в итоге улучшить созданного робота, портативный мягкий носимый плечевой робот с текстильными надувными приводами, инерционными измерительными блоками (IMU) для определения кинематики и портативным исполнительным блоком, был интегрирован в специальную одежду. Робот смог обеспечить крутящий момент 6,8 Нм для типичной позы работы над головой (плечи подняты под углом 80°) при давлении 100 кПа.
Благодаря развитию науки, медицины и исследовательским центрам в настоящий момент эти роботы продолжают совершенствоваться. Утомляемость рабочих, использующих всё новые и новые модификации надувных роботов резко сократилась, как и количество травм с последующем обращением за медицинской помощью.
Как думаете - в нашей стране на линиях сборки "Москвичей" и "Лада" такие экзоскелеты скоро появятся?
#РоботыВНауке
Благодарю Вас за уделенное время! Если Вам понравился обзор, поставьте, пожалуйста лайк или подпишитесь на канал. Спасибо!
ЧТОБЫ НЕ ПРОПУСТИТЬ НОВЫЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕКОМЕНДУЮ ВАМ ПОДПИСАТЬСЯ НА ТЕЛЕГРАМ-КАНАЛ, УКАЗАННЫЙ В ПРОФИЛЕ ДЗЕН-КАНАЛА.
