قد يؤدي التقدم في مجال الروبوتات القابلة للارتداء إلى تحسين الأداء البشري أثناء الأنشطة تحت الماء.

حيث نجح باحثون صينيون في تحقيق إنجاز هو الأول من نوعه في العالم من خلال تطوير هيكل خارجي محمول تحت الماء لدعم حركة الركبة لدى الغواصين.

وقد ابتكر هذا الابتكار فريق من جامعة بكين بقيادة البروفيسور وانج تشينينغ. ومن المتوقع أن يقلل هذا الابتكار من المتطلبات البدنية على الغواصين، وتحديداً استهلاك الهواء والجهد العضلي.

فيما أشار الباحثون إلى أنه من خلال خفض العبء البدني للغواصين واستخدام الأكسجين. يمكن لهذه الأنظمة أن تعمل على إطالة مدة الغوص وتحسين السلامة وتقليل التعب.

ويمكن أن يفتح ذلك إمكانيات جديدة للتطبيقات في مجال البحوث البحرية، والبناء تحت الماء، وتدريب الغواصين المحترفين.

كما تطور البشر ليصبحوا قادرين على المشي بكفاءة على اليابسة. إلا أن هذا المسار التطوري جعلهم غواصين غير كفؤين، إذ يحتاجون إلى طاقة أكبر لقطع المسافة نفسها تحت الماء.

إذتشكل البيئة المائية عقبات كبيرة أمام التنقل تحت الماء وحتى التكيف الناجح للتكنولوجيا المساعدة.

بالإضافة إلى إن التحرك تحت الماء يتطلب طاقة أكبر بكثير من المشي على الأرض لأن الغواصين يجب أن يتعاملوا باستمرار مع مقاومة الماء.

يحد هذا الصراع المستمر من قدرة الغواص على التحمل ونطاقه التشغيلي.

على الرغم من أن الهياكل الخارجية القابلة للارتداء أثبتت بنجاح قدرتها على تقليل استهلاك الطاقة في البيئات الأرضية، إلا أن ترجمة هذه التكنولوجيا للاستخدام تحت الأمواج كان تحديًا طويل الأمد.

ويعود هذا التحدي إلى الاحتياجات البيوميكانيكية للسباحة أو الركل، إلى جانب الضغوط البيئية الفريدة للوسط السائل.

الجهاز المبتكر هو عبارة عن هيكل خارجي للركبة تحت الماء يتم تحريكه بواسطة كابل ثنائي الاتجاه.

تعمل عن طريق توفير عزم مساعد في الوقت الحقيقي للركبتين، مع استهداف ركلة الرفرفة على وجه التحديد. وهي طريقة الدفع الأساسية للغوص بالزعانف.

تدريب الغواصين المحترفين

علاوة على ذلك، تعمل أجهزة استشعار الحركة المتقدمة والتحكم القائم على القوة على تمكين النظام من التكامل بسلاسة مع كيفية تحرك الغواص بشكل طبيعي.

تم التحقق من فعالية الهيكل الخارجي من خلال الاختبارات التي أجريت على ستة غواصين ذوي خبرة.

عندما تم استخدام الهيكل الخارجي المزود بالطاقة، أظهر الغواصون تحسنًا في الكفاءة مقارنة بالغوص بدون الجهاز.

وحافظ الغواصون على كمية أكبر من الهواء، حيث انخفض الاستهلاك بنسبة ملحوظة بلغت 22.7 في المائة.

وعلاوة على ذلك، تم تخفيف العبء البدني على عضلات الساق، ويتجلى ذلك في انخفاض بنسبة 20.9 في المائة في تنشيط العضلة الرباعية الرؤوس وانخفاض بنسبة 20.6 في المائة في تنشيط الساق.

ومن المهم أن الغواصين تكيفوا بشكل جيد مع المساعدة الميكانيكية، وأظهروا أنماط حركة طبيعية، مما أدى بشكل جماعي إلى تحسن ملحوظ في اقتصاد الطاقة الإجمالي لديهم أثناء وجودهم تحت الماء.

وأخيرًا، في حالة اعتماده، سيكون الهيكل الخارجي قادرًا على تعزيز أداء الغوص بالإضافة إلى تقليل الضغط البدني على المستخدم.

المصدر: interestingengineering