นักวิจัยสหรัฐฯ สร้างต้นแบบ Exoskeleton ทรงรองเท้าบู๊ตแบบปรับได้

นักวิจัยม.สแตนฟอร์ด สามารถทำหุ่นยนต์ช่วยเหลือการเดินของมนุษย์ (Exoskeleton) ที่ปรับตามสรีระและท่าการเดินของมนุษย์รายบุคคลได้สำเร็จ

เอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) หรือโครงร่างภายนอกสำหรับช่วยเหลือการเคลื่อนไหวของมนุษย์เป็นแนวคิดที่มีมาอย่างยาวนาน แต่ว่าปัญหาที่สำคัญคือโครงร่างเหล่านี้ไม่สามารถปรับตัวกับการเดินของแต่ละบุคคลได้ จึงกลายเป็นว่าเอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) กลับทำให้มนุษย์ต้องฝืนเดินในท่าที่ไม่สะดวกแทน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (Stanford University) ในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหานี้และตีพิมพ์เป็นงานวิจัยในวารสารวิชาการเนเชอร์ (Nature) เป็นที่เรียบร้อยแล้วเมื่อวันที่ 12 ตุลาคม ที่ผ่านมา

งานวิจัยดังกล่าวเป็นผลงานของนักวิจัยสาขาเมคาทรอนิกส์ชีวภาพ (Biomechatronics) ซึ่งเป็นการผสมผสานองค์ความรู้ทางด้านวิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า และกระบวนการทางชีวภาพเข้าด้วยกัน เพื่อการพัฒนาคุณภาพชีวิตและการรักษามนุษย์ด้วยเครื่องจักรกล โดยงานวิจัยในครั้งนี้ได้นำปัญหาของเอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) ที่ไม่พอดีสำหรับแต่ละบุคคลมาเป็นแกนกลางในการดำเนินงานวิจัย โดยสร้างต้นแบบใหม่ที่เป็นกลไกไฟฟ้าซึ่งสามารถปรับองศาการรับน้ำหนักและการเดินได้ในรูปทรงคล้ายรองเท้าบู๊ต

วิธีทำให้ Exoskeleton ปรับตามการใช้งานได้

ต่อจากนั้น นักวิจัยได้รวบรวมลักษณะการเดินในสถานการณ์ต่าง ๆ ในชีวิตจริงจากอาสาสมัครทดลองจำนวน 10 คน เพื่อให้เอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) แบบใหม่ของตนนั้นปรับตัวและองศาของอุปกรณ์ให้สอดรับกับการเดินจริง ๆ ตามเวลาจริง (Real-time Adjustment) แทนการเก็บข้อมูลแบบเดิมที่เดินบนสายพานและมีการตรวจวัดค่าออกซิเจน ความดัน ที่ทำให้เห็นภาพการเดินบนสายระโยงระยาง

ผลการทดลองปรากฏว่า การให้หุ่นยนต์โครงร่างภายนอกปรับตัวเองให้เข้ากับผู้ใช้งานจริงตามเวลาจริงนั้นช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถเดินได้คล่องตัวขึ้นและลดพลังงานในการเดินลงได้ภายในเวลา 1 ชั่วโมง และพลังงานในการเดินที่ลดลงไปด้วยเอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) นั้นเทียบเท่ากับการแบกกระเป๋าสะพายหนัก 9 กิโลกรัม เดินไปที่ต่าง ๆ โดยไม่มีอุปกรณ์พิเศษ

อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองนี้ยังจำกัดวงศึกษาในอาสาสมัครทดลองไม่กี่ราย และส่วนใหญ่เป็นบุคคลที่มีอายุช่วง 20 - 30 ปี ที่มีสุขภาพร่างกายแข็งแรงที่ไม่อยู่ในภาวะน้ำหนักเกิน จึงจำเป็นต้องเพิ่มกลุ่มตัวอย่างการศึกษาเพื่อปรับฐานข้อมูลการเดินของเครื่องให้เหมาะกับแต่ละบุคคลมากขึ้นต่อไป โดยงานวิจัยชิ้นนี้คาดว่าจะกลายเป็นรากฐานสำคัญให้การใช้งานเอ็กโซสเกเลตัน (Exoskeleton) นั้นแพร่หลายมากยิ่งขึ้นในอนาคต