Robótica

O futuro da engenharia: exoesqueletos mecânicos sobre-humanos

O futuro da engenharia: exoesqueletos mecânicos sobre-humanos

Os humanos têm usado vantagens mecânicas por milhares de anos com polias e engrenagens. Quando finalmente conseguiremos usar a vantagem mecânica "real" apresentada por exoesqueletos sobre-humanos? Vamos examinar a tecnologia atualmente disponível e o que está por vir.

Exoesqueletos hoje

Portanto, exoesqueletos existem hoje, mas estão longe da forma que os dias da ficção científica previam. Eles são dispositivos volumosos que podem amplificar as capacidades humanas, mas por outro lado são lentos e têm potência limitada e recursos remotos. As empresas já usam exoesqueletos para melhorar a capacidade de seus funcionários. No entanto, seu uso é principalmente para combater a tensão do trabalho repetitivo, em vez de transformar trabalhadores em super-humanos.

RELACIONADO: COMO A TECNOLOGIA DE EXOSQUELETO PODE TRANSFORMAR A FORÇA DE TRABALHO MODERNA

Raytheon construiu um exoesqueleto sobre-humano que amplia as capacidades do trabalhador. O dispositivo é bastante simplificado, mas de forma alguma minimalista. Ele precisa ser conectado à energia e, na melhor das hipóteses, seus tempos de resposta são insuficientes. Ainda é certamente um exoesqueleto, mas que francamente não tem nenhum uso no mundo real.

O mercado global de exoesqueleto está crescendo conforme a tecnologia atinge um ponto de viabilidade. A pesquisa Grand View sugere que todo o mercado será avaliado em 3,3 bilhões de dólares em 2025. Seja na fabricação ou na guerra, há uma necessidade significativa de tecnologia de exoesqueleto. Se há tanta necessidade, o que está impedindo os engenheiros mecânicos e designers de criar um exoesqueleto funcional e utilizável?

Ambas as indústrias são atormentadas por quase o mesmo problema com o design do exoesqueleto: eles precisam ser confortáveis ​​para o operador usar por longos períodos de tempo, mas também eficazes o suficiente para fazer sentido para usar em primeiro lugar.

Este é um grande problema de engenharia quando você considera quanta energia é necessária para alimentar esses exoesqueletos a qualquer momento.

Quando você olha para a indústria privada, uma parte significativa dos exoesqueletos atualmente desenvolvidos é para uma parte específica do corpo. Isso é ótimo para trabalhadores de fábrica que fazem uma única tarefa repetitiva indefinidamente. Por exemplo, trabalhadores que levantam caixas o dia todo podem ser auxiliados por um exoesqueleto que suporta as pernas durante o levantamento.

No entanto, também estão sendo feitas inovações de engenharia. Alguns designs de exoesqueleto têm como objetivo aproveitar a energia do usuário para carregar quando não estão utilizando a mecânica do exoesqueleto. Isso pode ajudar a mitigar os tempos de carregamento frequentes.

Comercialmente, os exoesqueletos apresentam um potencial enorme. Voltando ao exemplo de levantamento de caixa, a maioria das instâncias de mão de obra concentra-se em torno de uma junta no corpo. Para levantamento de caixa, são os joelhos. Para empurrar ou organizar objetos, são os ombros cotovelos. Esses são os pontos mais fracos do ser humano funcionalmente; portanto, os exoesqueletos, em geral, visam primeiro fortalecer essas regiões da anatomia.

Olhando para o longo prazo, os exoesqueletos estão deixando de ser apenas máquinas de força do corpo humano e podem se transformar em máquinas altamente específicas. Por exemplo, em teoria, um exoesqueleto poderia ser programado para treinar o usuário a tocar piano ou bateria.

Energizando os exoesqueletos

De longe, a maior coisa que impede os desenvolvedores do futuro dos exoesqueletos é a fonte de energia. Como o reator de arco de Tony Stark não existe, os engenheiros são deixados para escolher principalmente entre uma variedade de baterias, com base na praticidade. O exoesqueleto Cyberdyne HAL pode funcionar com bateria por quase 3 horas. Esta não é uma quantidade de tempo insignificante, mas significaria que um operário precisaria de 2 exo-fatos ou 3 cargas de bateria para passar um dia de trabalho. Isso está muito longe da funcionalidade que esperávamos. Embalar a quantidade necessária de energia em um exoesqueleto para permitir que ele dure o dia todo simplesmente não é viável devido à tecnologia de bateria moderna.

Garantindo a segurança do exoesqueleto

O outro grande problema com a tecnologia moderna de exoesqueleto é encontrado nos controles de segurança. Essas são máquinas feitas para interagir diretamente com o corpo humano. Se algo for feito que cause um mau funcionamento na máquina, podem ocorrer ferimentos graves ao usuário. Isso deixou a maioria dos exoesqueletos maiores relegados a estudos de laboratório.

RELACIONADOS: EXOSKELETONS AJUDAM OS TRABALHADORES A MANTER A SEGURANÇA E A LUTA CONTRA A FADIGA

Não há dúvida de que as tecnologias de design aditivas e generativas desempenharão um grande papel no futuro da tecnologia de exoesqueleto. Uma vez que a redução de peso é um fator importante em seu projeto, a estrutura orgânica e a estruturação generativa podem ajudar os projetos a interagir mais naturalmente com o usuário humano.

No momento, o campo do projeto mecânico evoluiu a tal ponto que os problemas apresentados com exoesqueletos são facilmente resolvidos. À medida que as baterias continuam a encolher e se tornam capazes de armazenar mais energia, os dias dos exoesqueletos leves comerciais podem chegar.

Exoesqueletos habilitando deficientes

Passamos muito tempo falando sobre como os exoesqueletos ajudarão os deficientes físicos a trabalhar melhor ou mais rápido. No entanto, uma grande parte do uso do exoesqueleto consiste em ajudar as pessoas paralisadas a se levantar e andar novamente.

Visto que os exoesqueletos podem aumentar essencialmente exponencialmente a força dos músculos humanos, isso também significa que, quando um ser humano não tem músculos humanos funcionais, eles podem permanecer no lugar. Dê uma olhada no vídeo abaixo que detalha um dispositivo de exoesqueleto que está permitindo que uma pessoa com deficiência ande novamente.

Claramente, há um grande número de usos para dispositivos de exoesqueleto funcionalmente úteis. Seu desenvolvimento continua em todo o mundo. Embora já estejamos começando a ver certos dispositivos de exoesqueleto sendo implementados em circunstâncias específicas de fábrica ou estilo de vida, pode chegar um momento em um futuro não muito distante em que qualquer pessoa poderá comprar um exoesqueleto.

Talvez você pudesse ir até sua loja de artigos domésticos local e comprar uma para alugar durante o dia enquanto conclui um projeto de reforma em sua casa? O futuro parece promissor para os exoesqueletos robóticos, e estou muito animado para ver o que isso traz.


Assista o vídeo: Exoesqueleto Militar (Setembro 2021).