Rewolucja w robotyce odzieżowej: Koreański zespół opracował technologię masowej produkcji "mięśni tkaninowych"
Nowoczesne roboty odzieżowe, przypominające raczej ubrania niż ciężkie urządzenia, staną się wkrótce rzeczywistością dzięki przełomowej technologii opracowanej przez koreańskich naukowców. Zespół z Advanced Robotics Research Center w Koreańskim Instytucie Maszyn i Materiałów (KIMM) stworzył system automatycznego przędzenia, umożliwiający ciągłą i masową produkcję niezwykle cienkich i elastycznych "mięśni tkaninowych" – kluczowego elementu przyszłych robotów odzieżowych. To otwiera drzwi do szerokiej komercjalizacji tych innowacyjnych rozwiązań, obiecujących rewolucję w opiece zdrowotnej, logistyce i przemyśle.
Technologia przędzenia – klucz do masowej produkcji
Dotychczasowe roboty wspomagające ruchy – szczególnie te przeznaczone do wspomagania kilku stawów jednocześnie – były często nieporęczne, głośne i kosztowne, ograniczając ich praktyczne zastosowanie. Szczególnie trudne było tworzenie robotów wspomagających pracę ramienia z powodu jego złożonej gamy ruchów. Rozwiązaniem okazało się opracowanie przez KIMM systemu automatycznego przędzenia, który wykorzystuje drut ze stopu kształtu pamięci (SMA) o średnicy zaledwie 25 μm – czyli około jednej czwartej grubości ludzkiego włosa. Drut ten formowany jest w kształt sprężyn i wplotony w elastyczną tkaninę.
Nowo opracowany system pozwala na nieprzerwane i ciągłe przędzenie tego niezwykle cienkiego materiału, który, mimo niewielkiej wagi – zaledwie 10 gramów – potrafi unieść obciążenie do 10-15 kilogramów. Wcześniejsze próby wytwarzania "mięśni tkaninowych" opierały się na drutach SMA z rdzeniem metalowym, co utrudniało ich przędzenie i ograniczało ich elastyczność. Naukowcy z KIMM pokonali to ograniczenie, zastępując metalowy rdzeń naturalnym włóknem, przeprojektowując strukturę i proces wytwarzania tkaniny oraz ulepszając konstrukcję maszyny do przędzenia.
Lekkie i inteligentne wsparcie dla ciała
Rezultatem tych prac jest opracowanie pierwszego na świecie robota odzieżowego, ważącego poniżej 2 kilogramy, który jednocześnie wspomaga pracę łokcia, ramienia i bioder. Urządzenie redukuje wysiłek mięśniowy o ponad 40% podczas powtarzalnych czynności fizycznych. Ponadto, zespół stworzył ultralekki robot wspomagający pracę ramienia, ważący zaledwie 840 gramów, który pacjenci z osłabieniem mięśni mogą nosić i używać w codziennym życiu bez większego obciążenia.
Podczas badań klinicznych przeprowadzonych w szpitalu Uniwersyteckim w Seulu (SNUH) na pacjentach z osłabieniem mięśni, w tym z postępującą genetyczną chorobą mięśniową, Duchenne'em, robot wspomagający pracę ramienia poprawił zakres ruchu barku o ponad 57%. Jest to ogromny postęp, który może znacząco poprawić komfort życia i niezależność pacjentów.
Potencjał komercyjny i wpływ na przemysł
Przełomowe rozwiązanie otwiera szerokie możliwości komercjalizacji robotów odzieżowych. Oprócz poprawy jakości życia pacjentów, technologia może zrewolucjonizować także inne sektory. Redukcja wysiłku fizycznego dla pracowników w logistyce i budownictwie może zwiększyć produktywność i zmniejszyć ryzyko urazów. Zmniejszenie obciążenia opiekunów osób z osłabieniem mięśni poprawi ich samopoczucie i pozwoli na lepszą opiekę nad pacjentem, jednocześnie zwiększając jego niezależność, jakość życia i poczucie własnej wartości.
Zespołu KIMM nie ogranicza się jedynie do rozwoju technologii. Ich celem jest komercjalizacja opracowanych rozwiązań i umocnienie pozycji Korei na rynku robotyki odzieżowej. "Nasze opracowanie technologii ciągłej, masowej produkcji 'mięśni tkaninowych' – kluczowego komponentu robotów odzieżowych – znacząco poprawi jakość życia w takich dziedzinach jak opieka zdrowotna, logistyka i budownictwo" – podkreśla Dr. Cheol Hoon Park, główny badacz w Advanced Robotics Research Center w KIMM. "Będziemy kontynuować rozwój naszych rozległych technologii robotyki odzieżowej, aby przyspieszyć komercjalizację i stać się liderem na globalnym rynku robotyki odzieżowej."
Przyszłość robotyki odzieżowej – od laboratorium do codziennego użytku
Dzięki innowacyjnej technologii przędzenia, wizja robotów odzieżowych staje się coraz bardziej realna. KIMM, dzięki swojemu przełomowemu rozwiązaniu, położył solidne fundamenty pod masową produkcję i szerokie zastosowanie tych innowacyjnych urządzeń, które mają potencjał, aby zmienić sposób, w jaki żyjemy i pracujemy. Uznanie zasług zespołu KIMM potwierdziło zdobycie prestiżowej nagrody KIMM Best Research Award 2024, co dodatkowo podkreśla wagę i znaczenie tego przełomowego projektu.