ในหุ่นยนต์, โครงกระดูกภายนอกคืออะไร?

ในหุ่นยนต์ exoskeleton หรือที่รู้จักกันในชื่อ exoskeleton ขับเคลื่อนเป็นชุดขับเคลื่อนที่ใช้เพื่อขยายความแข็งแรงของมนุษย์และ/หรือความเร็วแนวคิดดังกล่าวได้รับการปฏิบัติอย่างกว้างขวางในนิยายวิทยาศาสตร์ แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้เพิ่งเริ่มได้รับความน่าเชื่อถือในโลกแห่งความเป็นจริงแนวคิดดังกล่าวได้รับความสนใจมากที่สุดจากกองทัพสหรัฐและหุ่นยนต์ที่มุ่งเน้นประเทศในเอเชียเช่นญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ในปี 2009 มีการสร้างโครงกระดูกภายนอก แต่ไม่ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางไม่มีโครงกระดูกที่มีอยู่ทั่วไปในเชิงพาณิชย์ แต่ก็อาจเปลี่ยนแปลงได้ในไม่ช้าในปี 2551 บริษัท หนึ่งแห่งไซเบอร์ดีนแห่งญี่ปุ่นเริ่มให้เช่าชุดสูท

ความพยายามอย่างจริงจังครั้งแรกในการสร้าง exoskeleton ขับเคลื่อนซึ่งดำเนินการโดย General Electric ในปี 1965 เรียกว่า Hardimanความตั้งใจที่อยู่เบื้องหลังโครงการคือการสร้างโครงกระดูกภายนอกที่บุคคลสามารถใช้เพื่อยกน้ำหนัก 1,500 ปอนด์ (680 กิโลกรัม) เกือบหนึ่งตันโครงการล้มเหลวความพยายามในการใช้โครงกระดูกภายนอกเต็มรูปแบบส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ไม่สามารถควบคุมได้อย่างรุนแรงซึ่งจะทำให้แขนขาของผู้ใช้จากแขนขาชุดเองมีน้ำหนัก 1,500 ปอนด์ (680 กิโลกรัม) และสามารถยกได้เพียง 750 ปอนด์ (340 กิโลกรัม) เมื่อมันสามารถเคลื่อนที่ได้ทั้งหมดชุดสูทไม่เคยเปิดอยู่กับคนข้างใน

ความก้าวหน้าในการสร้างโครงกระดูกภายนอกไม่ได้เกิดขึ้นจนกระทั่งต้นปี 2000ในช่วงเวลานี้มีการวิจัยหลายทศวรรษโดยองค์กรต่าง ๆ เช่นหน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูงของสหรัฐอเมริกา (DARPA) ในที่สุดก็จ่ายออกไปกลุ่มต่างๆประสบความสำเร็จในการสร้างต้นแบบของโครงกระดูกภายนอกที่ขับเคลื่อนด้วยบางส่วนที่มีอยู่ (จำกัด ) exoskeletons ได้แก่ Cyberdynes Hal 5, Hondas Exoskeleton legs, MIT Media Labs Biomechatronics Group Legs และ Sarcos/Raytheon XOS exoskeletonรายละเอียดของชุดเหล่านี้แตกต่างกันไปและบางส่วนยังไม่ได้รับการปล่อยตัวHAL 5 (Hybrid Assistive Limb) วางตลาดว่ามีความสามารถในการเพิ่มขีดความสามารถในการยกของผู้ใช้โดยห้าเท่า

แอพพลิเคชั่นหลักสองประการของ exoskeletons จะอยู่ในกองทัพและในการดูแลทางการแพทย์สำหรับกองทัพนอกโครงกระดูกที่ขับเคลื่อนด้วยจะช่วยให้ทหารพกอาวุธที่หนักกว่าและเครื่องมือและกระสุนอื่น ๆแนวคิดของโครงกระดูกภายนอกที่ขับเคลื่อนด้วยเป็นธีมหลักในวิสัยทัศน์กองทัพสหรัฐสำหรับกองทัพรุ่นต่อไปในเดือนมกราคม 2550 มีรายงานว่าเพนตากอนได้มอบเงินทุนให้กับมหาวิทยาลัยเท็กซัสนาโนเทคโนโลยีเรย์ Baughman เพื่อพัฒนาเส้นใย myomer เป็นกล้ามเนื้อสำหรับภายนอกโครงกระดูกสำหรับการดูแลทางการแพทย์นักวิจัยในมหาวิทยาลัยหลายแห่งในญี่ปุ่นได้ออกแบบโครงกระดูกอ่อนนุ่มที่ออกแบบมาเพื่อช่วยผู้ดูแลทางการแพทย์ที่มีความเก่าแก่หรืออ่อนแอดังนั้น exoskeletons อาจมีแอปพลิเคชันทั้งในสงครามและสันติภาพ

ยังมีอุปสรรคสำคัญหลายประการในการพัฒนาโครงกระดูกภายนอกที่มีประสิทธิภาพที่ใหญ่ที่สุดคือการปรับปรุงอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนัก (ซึ่งสามารถช่วยได้โดยใช้เส้นใยแทน mechatronics ทั่วไป) และอายุการใช้งานแบตเตอรี่