علم الروبوتات

مستقبل الهندسة: الهياكل الخارجية الميكانيكية الخارقة

مستقبل الهندسة: الهياكل الخارجية الميكانيكية الخارقة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يستخدم البشر المزايا الميكانيكية لآلاف السنين مع البكرات والتروس. متى سنصل أخيرًا إلى استخدام الميزة الميكانيكية "الحقيقية" التي تقدمها الهياكل الخارجية الخارقة؟ دعونا نفحص التكنولوجيا المتوفرة حاليًا وما الذي سيأتي.

الهياكل الخارجية اليوم

لذلك ، الهياكل الخارجية موجودة اليوم ولكنها ليست قريبة من الشكل الذي تنبأت به أيام الخيال العلمي الماضية. إنها أجهزة ضخمة يمكنها تضخيم القدرات البشرية ، ولكنها بخلاف ذلك تكون بطيئة ولديها قدرة محدودة وقدرات بعيدة. تستخدم الشركات بالفعل الهياكل الخارجية لتحسين قدرات عمالها. ومع ذلك ، فإن استخدامها بشكل أساسي لمكافحة الإجهاد الناجم عن العمل المتكرر بدلاً من تحويل العمال إلى خارقين.

ذات صلة: كيف يمكن لتقنية EXOSKELETON القابلة للارتداء أن تحول قوة العمل الحديثة

قامت Raytheon ببناء هيكل خارجي خارق للبشر يعمل على تضخيم قدرات العمال. الجهاز مبسط إلى حد ما ، لكنه ليس في أضيق الحدود بأي حال من الأحوال. يجب أن تكون موصولة بالطاقة وتفتقر أوقات استجابتها في أحسن الأحوال. إنه لا يزال بالتأكيد هيكلًا خارجيًا ، لكنه بصراحة ليس له أي استخدام في العالم الحقيقي.

ينمو سوق الهياكل الخارجية العالمية مع وصول التكنولوجيا إلى نقطة الجدوى. تشير Grand View Research إلى أن السوق بالكامل ستبلغ قيمته 3.3 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025. سواء كان التصنيع أو القتال ، هناك حاجة كبيرة لتقنية الهيكل الخارجي. إذا كانت هناك حاجة كبيرة ، فما الذي يمنع المهندسين والمصممين الميكانيكيين من إنشاء هيكل خارجي عملي وقابل للاستخدام؟

كلتا الصناعتين منزعجين من نفس المشكلة تقريبًا في تصميم الهيكل الخارجي: يجب أن يكونا مرتاحين للمشغل لارتدائهما لفترات طويلة من الوقت ، ولكنهما أيضًا فعالان بدرجة كافية ليكونا منطقيين للارتداء في المقام الأول.

هذه مشكلة هندسية كبيرة عندما تفكر في مقدار الطاقة اللازمة لتشغيل هذه الهياكل الخارجية في أي وقت.

عندما تنظر إلى الصناعة الخاصة ، فإن جزءًا كبيرًا من الهياكل الخارجية المطورة حاليًا مخصص لجزء واحد محدد من الجسم. يعد هذا أمرًا رائعًا لعمال المصانع الذين يقومون بمهمة واحدة متكررة مرارًا وتكرارًا. على سبيل المثال ، يمكن مساعدة العمال الذين يرفعون الصناديق طوال اليوم من خلال هيكل خارجي يدعم الساقين عند الرفع.

هناك ابتكارات هندسية يتم إجراؤها أيضًا. تهدف بعض تصميمات الهياكل الخارجية إلى تسخير طاقة مرتديها في الشحن عندما لا يستخدمون آليات الهيكل الخارجي. يمكن أن يساعد هذا في تخفيف أوقات الشحن المتكررة.

تجاريا ، تشكل الهياكل الخارجية إمكانات هائلة. بالعودة إلى مثال رفع الصندوق ، تركز معظم حالات المخاض حول المفصل على الجسم. لرفع الصندوق ، إنها الركبتان. لدفع الأشياء أو ترتيبها ، فهي عبارة عن مرفقي الكتفين. هذه هي أضعف نقاط الإنسان وظيفيًا ، لذا فإن الهياكل الخارجية ، بشكل عام ، ستهدف إلى تعزيز مناطق التشريح هذه أولاً.

بالنظر إلى المدى الطويل ، فإن الهياكل الخارجية تتحرك من مجرد آلات قوة لجسم الإنسان وقد تتحول إلى آلات محددة للغاية. على سبيل المثال ، من الناحية النظرية ، يمكن برمجة الهيكل الخارجي لتدريب المستخدم على كيفية العزف على البيانو أو الطبول.

تشغيل الهياكل الخارجية

إلى حد بعيد ، فإن أكبر شيء يمنع المطورين من مستقبل الهياكل الخارجية هو مصدر الطاقة. نظرًا لعدم وجود مفاعل القوس الذي ابتكره توني ستارك ، يُترك المهندسين للاختيار بشكل أساسي من بين مجموعة من البطاريات ، بناءً على التطبيق العملي. يمكن أن يعمل الهيكل الخارجي Cyberdyne HAL على طاقة البطارية لمدة 3 ساعات تقريبًا. هذا ليس مقدارًا ضئيلًا من الوقت ، ولكن هذا يعني أن عامل مصنع واحد سيحتاج إلى بدلتين خارجيتين ، أو 3 شحنات للبطارية ، لقضاء يوم عمل. هذا بعيد كل البعد عن الوظيفة التي ربما كنا نأملها. إن تعبئة أكبر قدر ممكن من العصير في هيكل خارجي للسماح لها بالعمل طوال اليوم أمر غير ممكن نظرًا لتقنية البطاريات الحديثة.

ضمان سلامة الهيكل الخارجي

توجد المشكلة الرئيسية الأخرى في تقنية الهيكل الخارجي الحديثة في ضوابط السلامة. هذه آلات صُممت لتتفاعل بشكل مباشر جدًا مع جسم الإنسان. إذا تم القيام بشيء يتسبب في حدوث عطل في الجهاز ، فقد يؤدي ذلك إلى إصابة المستخدم بجروح خطيرة. وقد أدى ذلك إلى إبعاد معظم الهياكل الخارجية الكبيرة إلى الدراسات المختبرية.

ذات صلة: EXOSKELETONS تساعد العمال على البقاء آمنين ومحاربة التعب

ليس هناك شك في أن تقنيات التصميم المضافة والتوليدية ستلعب دورًا كبيرًا في مستقبل تقنية الهيكل الخارجي. نظرًا لأن تقليل الوزن هو عامل رئيسي في تصميمها ، فقد يساعد التشبيك العضوي والهيكلة التوليدية في التصاميم للتفاعل بشكل طبيعي مع المستخدم البشري.

في الوقت الحالي ، تطور مجال التصميم الميكانيكي لدرجة أنه من السهل حل المشكلات المقدمة مع الهياكل الخارجية. مع استمرار تقلص البطاريات وأصبحت قادرة على تخزين المزيد من الطاقة ، قد تكون أيام الهياكل الخارجية التجارية خفيفة الوزن.

الهياكل الخارجية لتمكين المعوقين

لقد أمضينا الكثير من الوقت في الحديث عن كيف ستساعد الهياكل الخارجية الأشخاص القادرين على العمل بشكل أفضل أو أسرع. ومع ذلك ، فإن جزءًا كبيرًا من استخدام الهيكل الخارجي يكمن في مساعدة الأشخاص المصابين بالشلل على النهوض والمشي مرة أخرى.

نظرًا لأن الهياكل الخارجية يمكنها بشكل أساسي زيادة قوة العضلات البشرية بشكل كبير ، فهذا يعني أيضًا أنه عندما يعاني الإنسان من نقص في العضلات البشرية العاملة ، يمكنه الوقوف في مكانه. ألق نظرة على الفيديو أدناه الذي يعرض تفاصيل جهاز هيكل خارجي واحد يسمح للشخص المعاق بالمشي مرة أخرى.

من الواضح أن هناك عددًا كبيرًا من الاستخدامات لأجهزة الهيكل الخارجي المفيدة وظيفيًا. يستمر تطورهم في جميع أنحاء العالم. بينما بدأنا بالفعل في رؤية بعض أجهزة الهيكل الخارجي يتم تنفيذها في مصنع معين أو ظروف نمط الحياة ، فقد يأتي وقت في المستقبل غير البعيد حيث يمكن لأي شخص شراء هيكل خارجي.

ربما يمكنك الانتقال إلى متجر السلع المنزلية المحلي الخاص بك واختيار واحد لاستئجاره لليوم بينما تنتهي من مشروع تجديد المنزل؟ يبدو المستقبل مشرقًا للهياكل الخارجية الروبوتية ، وأنا متأكد من أنني متحمس لرؤية ما يجلبه.


شاهد الفيديو: ما هي الهندسة وما هي أفضل التخصصات الهندسية (يونيو 2022).