एक्सोस्केलेटन क्या हैं और वे कैसे काम करते हैं?

एक्सोस्केलेटन को अक्सर विज्ञान कथा फिल्मों में चित्रित किया जाता है, और अब उनका उपयोग वास्तविक जीवन में किया जा रहा है। वे निर्माण और चिकित्सा जैसे कुछ उद्योगों में पहले से ही आम हैं, और उनके अनुप्रयोग असंख्य हैं।

तो, वे वास्तव में किस लिए उपयोग किए जाते हैं? और एक्सोस्केलेटन कैसे काम करते हैं? इस लेख में, हम कुछ एक्सोस्केलेटन देखेंगे जो वर्तमान में उपयोग में हैं।

एक्सोस्केलेटन क्या हैं?

एक्सोस्केलेटन मूल रूप से पहनने योग्य मशीनें हैं जो मानव वृद्धि क्षमता प्रदान करती हैं । इसके कार्य के आधार पर, एक एक्सोस्केलेटन कठोर सामग्री (जैसे प्लास्टिक या धातु) या नरम सामग्री (जैसे कपड़े) से बना हो सकता है। इसके अलावा, कुछ को मोटर चालित या विद्युत किया जा सकता है, और अन्य केवल यांत्रिक और शक्तिहीन होते हैं।

आमतौर पर, एक एक्सोस्केलेटन किसी तरह से पहनने वाले की क्षमताओं को बढ़ाता है। एक्सोस्केलेटन के कई उपयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

  • शक्ति और उत्पादकता में वृद्धि।
  • थकान कम करना।
  • चोट को कम करना।
  • समर्थन प्रदान करना।
  • वापसी समारोह (लकवा या चोट के मामले में)।

एक्सोस्केलेटन कैसे काम करते हैं?

एक्सोस्केलेटन के प्रकार और कार्य के आधार पर, वे बहुत अलग तरीके से काम कर सकते हैं। एक्सोस्केलेटन की दो व्यापक श्रेणियां यांत्रिक और संचालित एक्सोस्केलेटन हैं, जिनका हम नीचे वर्णन करेंगे।

निष्क्रिय एक्सोस्केलेटन

निष्क्रिय एक्सोस्केलेटन शक्तिहीन होते हैं और शरीर के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में वजन को पुनर्वितरित करके मुख्य रूप से यांत्रिक रूप से कार्य करते हैं। उनके काम करने का एक सामान्य तरीका यह है कि वे बाहों और कंधों से वजन लेकर कोर या पैर की मांसपेशियों में वितरित करें। इस तरह, बाहों की थकान कम होती है, और वजन अधिक फैलता है, जिससे तनाव और चोट लगने की संभावना कम हो जाती है।

संचालित एक्सोस्केलेटन

दूसरी ओर, इलेक्ट्रिक एक्सोस्केलेटन, पहनने वाले को ताकत और कार्य जोड़ सकते हैं। हालाँकि, क्योंकि ऐसे एक्सोस्केलेटन को शक्ति की आवश्यकता होती है, वे आमतौर पर हार्डवेयर और बैटरी की अनुमति देने के लिए भारी और भारी होते हैं। उन्हें रिचार्जिंग की भी आवश्यकता होती है और उनकी बैटरी लाइफ कम हो सकती है, जो तेज गति वाले उद्योगों में एक नकारात्मक पहलू हो सकता है।

एक्सोस्केलेटन के प्रकार

विभिन्न एक्सोस्केलेटन पहले से ही उपयोग में हैं। इनमें से कई निर्माण उद्योग में हैं और श्रमिकों के लिए उत्पादकता और सुरक्षा में सुधार के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

पावर दस्ताने

बायोसर्वो आयरनहैंड जैसे पावर ग्लव्स दस्ताने में सेंसर के माध्यम से उपयोगकर्ता के कार्यों का पता लगाते हैं। जब दस्ताने को पता चलता है कि पहनने वाला किसी वस्तु को पकड़ने वाला है, तो आयरनहैंड पहनने वाले की पकड़ शक्ति को बढ़ाता है। शक्ति वस्तु के संवेदी भार के आधार पर भिन्न होती है।

अपर बॉडी सपोर्ट

ऊपरी शरीर का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किए गए एक्सोस्केलेटन, बाहों और कंधों से शरीर के अन्य हिस्सों में वजन को फिर से वितरित करते हैं, जिसमें कोर और पैर भी शामिल हैं। यह भारोत्तोलन, पलस्तर, काटने और ड्रिलिंग जैसी ऊपरी गतिविधियों से जुड़े तनाव और थकान को कम करता है।

ये आम तौर पर एक धातु फ्रेम प्रदान करके काम करते हैं जो छाती या कोर को घेरता है। इससे, एक धातु की छड़ (या अन्य भार वितरण तकनीक, जैसे कि पुली या स्प्रिंग्स) हथियारों तक फैली हुई है, जो कार्यभार के लिए एक असंतुलन प्रदान करती है।

इसका एक उदाहरण लेविटेट टेक्नोलॉजी का एयरफ्रेम एक्सोस्केलेटन है । ओवरहेड कार्यों का प्रयास करते समय एयरफ्रेम 80% तक परिश्रम को कम करने के लिए चरखी प्रणाली का उपयोग करता है। जैसे ही उपयोगकर्ता अपनी भुजाओं को उठाता है, फुफ्फुस सक्रिय हो जाता है और जैसे ही वे उन्हें नीचे करते हैं, धीरे-धीरे मुक्त हो जाते हैं। एक अन्य उदाहरण स्वास्थ्य सेवा में है, जहां नर्सों को रोगियों को बिस्तर पर और बाहर उठाने में मदद करने के लिए एक प्रोटोटाइप सूट का उपयोग किया जा रहा है।

क्राउचिंग और स्टैंडिंग सपोर्ट

जब कोई उपयोगकर्ता झुकता है, तो एक निचला शरीर एक्सोस्केलेटन उनके शरीर का वजन लेने के लिए लॉक हो जाता है ताकि उनके पैरों और घुटनों को कोई काम न करना पड़े। यह श्रमिकों को बैठने और अपने पैरों से वजन कम करने की भी अनुमति देता है, जो लंबे समय तक खड़े रहने वालों के लिए महत्वपूर्ण है।

सूटएक्स से लेगएक्स क्राउच-सपोर्ट एक्सोस्केलेटन का एक उदाहरण है। यह कस्टम वर्क बूट और टूल बेल्ट विकल्पों के साथ आता है और यह पता लगाने के लिए सेंसर का उपयोग करता है कि पहनने वाला कब झुक रहा है, खड़ा है या चल रहा है, आवश्यकतानुसार सहायता प्रदान कर रहा है।

फुल-बॉडी एक्सोस्केलेटन

फुल-बॉडी एक्सोस्केलेटन, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, पूरे शरीर को सहारा प्रदान करता है। एक उदाहरण सूटएक्स है जो पहनने वाले से वजन लेता है जब वे झुकते हैं, वस्तुओं को ऊपर की ओर उठाते हैं, झुकते हैं, या बस खड़े होते हैं। सूटएक्स कम्प्रेस्ड-एयर स्प्रिंग्स और असिस्ट मैकेनिज्म का उपयोग करता है।

कई एक्सोस्केलेटन विकास के अधीन हैं, विकलांग और घायल लोगों को वापस आंदोलन प्रदान करते हैं (जैसे कि स्ट्रोक या रीढ़ की हड्डी में चोट वाले लोग जो अपने शरीर को स्थानांतरित करने की क्षमता खो चुके हैं)।

वास्तव में, कुछ निचले शरीर के एक्सोस्केलेटन पहले से मौजूद हैं जो यह कार्य प्रदान करते हैं। स्वास्थ्य देखभाल की स्थिति में, ये संचालित एक्सोस्केलेटन रोगियों को अपना वजन ढोने और एक बार फिर चलने की अनुमति देते हैं। इनमें से कुछ मस्तिष्क की गतिविधि को लेकर और इसे गति में अनुवाद करके काम करते हैं (अपने दिमाग से एक्सोस्केलेटन को नियंत्रित करना)।

एक्सोस्केलेटन की चुनौतियां और सीमाएं

एक्सोस्केलेटन के अधिक उपयोगी, सस्ते और सामान्य बनने से पहले कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

शक्ति का स्रोत

एक संचालित एक्सोस्केलेटन को एक शक्ति स्रोत की आवश्यकता होती है। एक्सोस्केलेटन से केबल के चलने से सुरक्षा और दक्षता की समस्या पैदा होती है, इसलिए बैटरी अधिक उपयुक्त होती है। लेकिन, बैटरियों को चार्जिंग और बार-बार बदलने की आवश्यकता होती है। बैटरियां एक्सोस्केलेटन में महत्वपूर्ण भार भी जोड़ती हैं, जो इसके डिजाइन और प्रभावशीलता को जटिल बना सकती हैं। इसका मतलब है कि हमें व्यवहार्य, उच्च शक्ति वाले एक्सोस्केलेटन के लिए बैटरी प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रगति की आवश्यकता हो सकती है।

एक्सोस्केलेटन विकास कंपनी, सरकोस, गार्जियन एक्सओ पर काम कर रही है, जो 500 वाट (अधिकांश प्रतिस्पर्धियों से बहुत कम) के तहत 8 घंटे से अधिक समय तक चल सकता है और इसकी बैटरी एक्सोस्केलेटन को बंद किए बिना बदल दी जाती है।

सामग्री और वजन

एक और महत्वपूर्ण चुनौती मजबूत लेकिन हल्की सामग्री ढूंढ रही है कि एक्सोस्केलेटन को अपना वजन उठाने के लिए काम नहीं करना पड़ता है – जबकि यह भी सस्ती है। कार्बन फाइबर और इसी तरह की सामग्री आम तौर पर मजबूत और हल्की होती है लेकिन काफी महंगी होती है। स्टील, जबकि काफी मजबूत होता है, अक्सर बहुत भारी होता है और एक्सोस्केलेटन की दक्षता को कम या बर्बाद कर देता है।

संयुक्त लचीलापन और क्रियान्वयन

अंत में, एक एक्सोस्केलेटन को मानव शरीर के साथ दोनों को स्थानांतरित करने और शक्ति या समर्थन प्रदान करने की आवश्यकता होती है। इसका मतलब यह है कि इसमें ऐसे जोड़ होने चाहिए जो मानव अंगों (और रीढ़) की गति की सीमा से मेल खाते हों, जबकि यह अपना काम करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली भी हो। यह पहली नज़र में लगता है की तुलना में कठिन है!

नरम एक्सोस्केलेटन लचीलेपन पर कठोर एक्सोस्केलेटन की तुलना में बहुत बेहतर होते हैं लेकिन बहुत कम समर्थन प्रदान करते हैं (अब तक)। और जोड़ों के पीछे शक्ति प्रदान करने के लिए कई तकनीकों का उपयोग किया जाता है। एक दिलचस्प उदाहरण वायवीय वायु पेशी है जो दबाव वाली हवा का उपयोग करने के अलावा, मानव मांसपेशियों के समान ही काम करती है।

काम का भविष्य

जैसे-जैसे एक्सोस्केलेटन अधिक उन्नत होते जाएंगे, हम देखेंगे कि वे कई उद्योगों में कहीं अधिक सामान्य हो गए हैं। वे निर्माण, ऑटोमोबाइल और कृषि उद्योगों में पहले से ही काफी आम हैं, जहां वे श्रमिकों को तनाव और अन्य चोटों की कम संभावना के साथ अधिक समय तक उठाने में मदद करते हैं।

स्वास्थ्य सेवा और सेना सहित अन्य उद्योगों को निकट भविष्य में एक्सोस्केलेटन से कई अनुप्रयोगों को देखने की संभावना है। उदाहरण के लिए, एक्सोस्केलेटन का उपयोग पक्षाघात और चोट के शिकार लोगों को कार्य बहाल करने और क्षेत्र में सैनिकों को बढ़ाने के लिए किया जाएगा।