الاستقلالية والتنقل عبر الروبوتات – كيف يمكن للإكسوسوت مساعدة المصابين بمرض باركنسون

هياكل خارجية متواضعة لكنها تغير الحياة

Since the publication of Heinlein’s classic Starship Trooper في 1959, science fiction has always been eager to forecast the use of mobile armor called ‘exosuits’ or ‘exoskeletons’. In real life, we are pretty far from such a system to be routinely deployed by cool-looking space marines.

ولكن الآن تم تطوير أشكال أكثر واقعية من الروبوتية للهياكل الخارجية لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من محدودية الحركة أو مساعدة العمال في المصانع والمستودعات.

مثال على ذلك هو إكسوسوت روبوتي جديد صممته Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. يساعد المرضى المصابين بمرض باركنسون على استعادة القدرة على الحركة.

يساعد النظام تحديداً في حل مشكلة «تجمد المشي»، حين تتوقف الخطوة فجأة بسبب المرض التنكسي العصبي. وقد يقلل ذلك الحركة ويسبب السقوط بل يمنع مريض باركنسون من المشي تماماً.

الملابس الروبوتية، التي تُرتدى حول الوركين والفخذين، تمنح دفعة خفيفة للوركين عندما يتأرجح الساق، مما يساعد المريض على تحقيق خطوة أطول.

تتيح هذه المساعدة الميكانيكية للمرضى المشي لمسافة أطول وبسرعة وسهولة أكبر. وهي أحدث نسخة من تقنية مختبر Biodesign التابع لـConor Walsh لدعم الحركة.

المصدر: Harvard

أظهرت أنظمة سابقة فائدتها للأشخاص بعد السكتة الدماغية ولمرضى التصلب الجانبي الضموري وغيرهم ممن تؤثر الأمراض في حركتهم.

لماذا الآن؟

رغم تصميم نماذج أولية للمساعدة الروبوتية منذ أكثر من عقد، فإن التسويق والاستخدام الواسع أصبحا اليوم أقرب بكثير.

كان عاملًا رئيسيًا هو تطوير بطاريات أكثر قوة بكثير. يساعد ذلك في إبقاء الإكسوسوتات الروبوتية مشحونة لفترة أطول، بالإضافة إلى كونها أخف وزنًا وأقل حجمًا.

كما شهدت تقدمًا في المواد المتقدمة التي يمكنها الانحناء والانقباض مثل العضلة البيولوجية أكثر من الأساليب الأولية التي استخدمت مكابس وتروس بدائية. هذا جزء أساسي من إكسوسوت هارفارد، حيث يتيح التصميم “الناعم” حركات أكثر سلاسة ووزنًا أخف.

كما يسمح انتشار الهواتف الذكية بتطبيقات مريحة لمراقبة الهيكل الخارجي.

سوق ناشئ

قُدرت سوق الهياكل الخارجية بنحو 523 مليون دولار عام 2022 وقد تبلغ 2.2 مليار عام 2032، بمعدل نمو سنوي 15.5%. تقودها حالياً الاستخدامات الطبية والتأهيلية، فيما تنمو حماية الظهر عند رفع الأوزان.

قد تكون الهياكل الخارجية المزودة بالطاقة التي تمنح القوة فعلياً الخطوة التالية. ولا يُتوقع انتشارها قبل 2030-2040، لكنها قد تخدم تطبيقات صناعية وعسكرية متعددة.

ابتكار مدعوم بالطاقة

من المرجح أن تأتي المرحلة التالية من ابتكار البدلات الخارجية عبر دمج تقنيات أخرى في التصاميم القائمة.

الذكاء الاصطناعي (AI)

مع تقدم تعلم الآلة، ستجعل تقنيات الذكاء الاصطناعي البدلات أكثر استجابة وفائدة. فإذا كان روبوت Atlas من Boston Dynamics يرقص ويؤدي قفزة خلفية، فقد تساعد بدلة ذكية مرتديها على الثبات والحركة براحة.

المصدر: Boston Dynamics

عندما تنضج التقنية، قد تتمكن حلول شبيهة بـAtlas من المشي نيابة عن المصابين بالشلل أو مبتوري الأطراف واستبدال الكراسي المتحركة. ويمكن لبدلة تدعم ساقاً واحدة أن تقدم فائدة مماثلة دون زرعة بيونية كاملة.

التصنيع الإضافي

ستكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مفيدة أيضاً، إذ تنتج قطعاً معقدة بتكلفة أقل، بما فيها أجزاء يستحيل صنعها تقليدياً، وتسمح بإنتاج قطع الغيار وإصلاحها فرادى بدلاً من الدفعات والمخزون.

كما ستتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد بدلات أكثر تخصيصاً من حيث الحجم والملاءمة والقوة وفق متطلبات كل مستخدم.

شركات الهياكل الخارجية والإكسوسوت

الإكسوسوت الطبية

1. Ekso BIONICS

تعد Ekso BIONICS رائدة في الهياكل الخارجية، وقد أطلقت أول نظام تجاري للتأهيل الطبي عام 2012. ومنذ ذلك الحين حصلت بدلات ABI وEVO على الموافقة.

بينما هي توسيع نطاقها في قطاع العمل/الوظائف الثقيلة, the company is still mostly focused on therapies and medical mobility.

تنمو إيرادات الشركة بسرعة، بزيادة سنوية بلغت 38% في 2023.

المصدر: Parker

It recently استحوذت على وحدة الأعمال Human Motion and Control (HMC) from Parker Hannifin Corporation to add its الهياكل الخارجية المدفوعة للأشخاص المصابين بالشلل to its offering.  This could indicate that Ekso has good potential to become a serial acquirer in the exoskeleton sector, growing its offering through a mix of internal R&D and strategic acquisitions.

2. ReWalk Robotics

تقدم ReWalk هياكل خارجية للتأهيل بعد السكتة الدماغية ولإصابات الحبل الشوكي. وقد باعت أكثر من 600 وحدة، مع تركيز على ألمانيا والولايات المتحدة.

ReWalk has seen its التغطية الأولى من Medicare at the start of 2024, opening the possibility of a much larger market thanks to insurance coverage.  استحوذت ReWalk على AlterG in أغسطس 2023 for $19M, a manufacturer of treadmills specialized for rehabilitation therapies, a complementary offer to ReWalk exoskeletons.

المصدر: Rewalk

تستهدف الشركتان مراكز التأهيل والمعالجين أنفسهم، لذا يفترض أن يدعم دمج جهودهما البيعية نموهما. وتقدر الشركة السوق المتاحة بأكثر من 2.255 مليار دولار في ألمانيا والولايات المتحدة.

3. Cyberdyne

تشتهر Cyberdyne بإنتاج الهيكل الخارجي HAL المصمم لاكتشاف النبضات العصبية الصغيرة وتضخيمها لمساعدة المريض على تنفيذ الحركة المطلوبة.

بالإضافة إلى HAL, Cyberdyne has an exoskeleton للأطراف العلوية والركب، يدعم مفصلًا واحدًا.  The system is currently used for medical purposes, but this design might be the future of more powerful exoskeletons, able to fully increase with robotics the physical movements of workers, much closer to an Iron Man-style suit.

يمكن لاكتشاف النبضات العصبية الدقيقة أن يساعد المرضى على التواصل حتى مع ضعف الكلام، باستخدام تقنية CYIN.

المصدر: Cyberdyne

The company also leverages its expertise in robotics and sensors to sell روبوتات التنظيف, as well as روبوتات النقل, and a system of تصوير فوتوأكوستي.

4. Trexo Robotics

تتخصص Trexo في تصميم مساعدة روبوتية للأطفال ذوي الإعاقات مثل الشلل الدماغي.

تتخصص Trexo في تصميم المساعدة الروبوتية للأطفال الذين يعانون من إعاقات مثل الشلل الدماغي على سبيل المثال.

هذا دور متخصص لكنه مهم، حيث أن الأطفال لا يمتلكون نفس الاحتياجات والقدرات التي يمتلكها البالغون في إعادة التأهيل. كما أنه قدرة تغير حياة الطفل عندما يتمكن أخيرًا من التحرك بحرية أكبر.

المصدر: Trexo

وهو أيضاً أداة علاجية قوية لتحسين جودة الحياة في الأمراض النادرة التي قد تظل بلا علاج فعال سنوات أو عقوداً.

الإكسوسوت التجارية

1. SUITX من Ottobock

SUITX هيكل خارجي غير مزود بالطاقة لقطاعات مثل السيارات والخدمات اللوجستية. يساعد الموظفين على رفع الأوزان ويقلل إصابات العمود الفقري، وتستخدمه أكثر من 2000 شركة.

لسوء حظ المستثمرين غير المعتمدين، لم تُدرج الشركة في البورصة بعد.

المصدر: SuitX

الإكسوسوت العسكري

SABER بدلة تزن ثلاثة أرطال طورها الجيش الأمريكي بالشراكة مع جامعة Vanderbilt. وهي ليست للقتال، بل للخدمات اللوجستية.

المصدر: Herowear

يجب على الأفراد العسكريين رفع أوزان ثقيلة كثيرة، مما يعرضهم لخطر كبير من إصابات الظهر. هذه أداة قابلة للارتداء “خفيفة الوزن، منخفضة البروفايل، غير مدفوعة”.

سابقًا، عملت جامعة Vanderbilt على هيكل خارجي مشابه مع HeroWear, a leading exosuit manufacturer; and Interwoven Design, a leading apparel and product design firm.  Herowear sells its own design of civilian exosuit for lifting, the Apex 2, for a bit more than $1,000/suit.

المصدر: Herowear