lidovky.cz
Jaroslav Petr
Elektricky poháněné exoskelety by měly pomáhat postiženým, usnadňovat život seniorům a mladé nalákat k častějším a intenzivnějším pohybovým aktivitám.Kritici tohoto trendu se ale obávají, že díky nové pomůcce lidé ještě více zleniví. Pryč jsou doby, kdy cyklističtí hobíci, pyšní na svou kondici, nevěřícně civěli na boubelatého seniora, který je předjel ve strmém kopci lenivým šlapáním do pedálů podivného robustního bicyklu. Elektrokola se stala všední záležitostí a na českých cyklostezkách už nad tradičními neelektrickými stroji všech konstrukcí, typů a značek bezmála dominují.Diskuse se vedou o zdravotních dopadech masového užívání exoskeletů.Odborníci varují, že může mít za následek ochabnutí svalů. Daleko však zřejmě není doba, kdy podobné šoky budou zažívat rekreační běžci nebo vysokohorští turisté. Po elektrokolech totiž přicházejí „elektronohy“, tedy exoskelety s aktivním pohonem, a umožňují pěšákům rychlejší pohyb s menší námahou. Tato zařízení se připnou k tělu a k nohám a tahem miniaturních motorů napomáhají pohybu při chůzi či běhu. U sofistikovanějších modelů, jež jsou vybaveny umělou inteligencí, se exoskelet operativně přizpůsobuje člověku, aby jeho pomoc byla co nejefektivnější a nebránila přirozenému pohybu.VČíně a dalších asijských zemích už se exoskelety řízené umělou inteligencí prosazují v každodenním životě. Například návštěvníciVelkéčínskézdisi mohou „AI nohy“ pronajmout za částku odpovídající 100 Kč na hodinu a usnadnit si tak výstupy dlouhými strmými schodišti.Sny o sedmimílové botě Sny o snadné chůzi mají dlouhou historii a promítly se i do pohádek, např. do té o sedmimílových botách. Reálnou podobu začaly nabírat v 19. století, kdy inženýři zkoušeli sestrojit exoskelety dvou základních koncepcí – pasivní a aktivní. Ty první neměly vlastní pohon a využívaly systém pružin, jež se při chůzi stlačovaly či natahovaly a následně vracely chodci tuto energii při odrazu ke kroku. Stejné mechanismy využívá i lidská dolní končetina. Její hlavní pružina, Achillova šlacha, se při došlapu natáhne o pět procent a při smrštění vrátí končetině zhruba polovinu energie spotřebované na své protažení.. Další důležitou pružinu tvoří vazy v klenbě chodidla. Při došlapu na zem se výška klenby sníží asi o centimetr. Pohltí přitom sice méně energie než Achillova šlacha, ale vrátí z ní noze více než tři čtvrtiny.V minulosti se objevily i první aktivní exoskelety s pohonem: roku 1917 představil americký vynálezceLeslieKelley exoskelet poháněný malým parním strojem, který chodec nosil v batohu na zádech. Kroky mu usnadňovala pohyblivá lanka připevněná k nohám.V půli minulého století vstoupila do hry armáda.Konstruktéři pro ni vyvinuli zařízení Hardiman, složené z dvojice do sebe vložených celotělových exoskeletů. Vnitřní snímal pohyby těla a na něj napojený vnější je 25krát zesiloval. Metrák těžkým břemenem tak mohl člověk manipulovat, jako kdyby vážilo čtyři kila. Velkým handicapem hardimana byla jeho hmotnost – vážil bezmála sedm centů. Armáda se systematicky zabývala také vývojem exoskeletů, které by umožnily pohyb veteránům po zranění míchy. Patřil k nim i Monty Reed, který ochrnul, když ho při seskoku padákem vítr zanesl na minovépole. Po návratu z vietnamské války založil firmu They Shall Walk s názvem odkazujícím na verš ze starozákonní knihy Izaiášovy: „Běží a nejsou vyčerpáni, kráčí a nejsou znaveni.“ Reed vyvinul pneumaticky poháněný exoskelet Life Suit, s jehož pomocí dokázal chodit. Většina podobných zařízení ale skončila u prototypů.Příliš optimistické předpovědi Počátkem 21. století bylo jasné, že těžké exoskelety nemají budoucnost a že jejich odlehčené verze se nabízejí k mnohem všestrannějšímu využití.Bioinženýr Daniel Ferris z UniversityofMichiganv roce 2009 předestřel na stránkách vědeckého časopisu Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation vizi,v které měli „do roku 2024 lidé chodit po ulicích, obchodních centrech i ve svých domovech v robotických exoskeletech.Lidem usnadní nošení batohů a chůzi na větší vzdálenosti. Budou se snadno nosit, budou lehké a elegantní.“.. Ferris nedávno v rozhovoru pro vědecký časopis Nature přiznal: „To jsem sice trochu přehnal, ale dnes je moje předpověď realitě o dost blíž.“ Těžiště výzkumu a vývoje se posunulo od exoskeletů, jež měly za úkol dodat lidem ztracené funkce, k zařízením, jež pouze pomáhají.Jsou určena lidem s pohybovými potížemi, například seniorům s artritidou, protože sníží zatížení nemocných kloubů. Ekonomicky vyspělé země velmi rychle stárnou. Ve světě přesáhne v roce 2050 počet seniorů starších 60 let dvě miliardy. Staří lidé by mohli být díky exoskeletům soběstačnější, což jim pomůže nejen při zvládání běžných každodenních aktivit, ale prospěje jim to i po psychické stránce. K tomu ale musí současné exoskelety projít výraznou proměnou. Musí být lehčí a také levnější. Důležité je, aby byly vysoce adaptabilní a snadno se přizpůsobily nejen různým tělesným proporcím uživatelů, ale také specifiku jejich chůze.Problém hmotnosti Exoskelety slevily ze superparametrů, jakými vynikal třeba hardiman, a poskytují uživatelům jen částečnou podporu. Umožňuje to lepší kontrolu nad pohybem a šetří energii pro pohon.V neposlední řadě tento systém nedovolí, aby se uživatel po vypnutí exoskeletu cítil, jako když mu hodí na záda pytel cementu.Výrobci stále více cílí i na zdravou populaci, které exoskelet dovolí rychlejší chůzi či běh, snazší pohyb náročným terénem nebo větší nasazení při nejrůznějších hrách. Příkladem je Project Amplify společnosti Nike a robotické firmy Dephy. Jeho výsledkem je exoskelet připomínající masivnější, vyšší botu a určený k podpoře pohybu v kotníku chodců a běžců. Jiné exoskelety jsou určeny k úlevě námahy v kolenou a další napomáhají svalům, jež uvádějí do pohybu kyčle. Starší modely vykonávaly podpůrný pohyb na základě předem nastavených hodnot a adaptovaly se uživateli jen do té míry, že měnily časový průběh akce v odezvě na pohyb člověka..Novější koncepce nevyžaduje naprogramování předem. Exoskelet čte pohyb uživatelev reálném čase a přispívá mu silou menší, než jakou uživatel sám vynakládá. Obvykle je to čtvrtina či třetina, což stačí ke kompenzaci potíží spojených s onemocněními, jako jsou artritida nebo ochabnutí svaloviny u seniorů. Při dlouhodobé výrazné zátěži to zdravým lidem přináší významnou úsporu sil. Důležité je snížení hmotnosti exoskeletů.Nová součást těla Oproti mnohacentovému hardimanovi byl pokrokem už exoskelet o hmotnosti 25 kilo. Jenže ani do toho se nedokázali lidé s pohybovými potížemi obléknout bez cizí pomoci. Změna koncepce exoskeletů z náhradníků pohybu na pomocníky, dokonalejší konstrukce a využití moderních materiálů srazily hmotnost pod 3 kilogramy. Adaptaci na pohyb konkrétního uživatele svěřují konstruktéři umělé inteligenci. Pracují s koncepcí velkého pohybového modelu, který by byl vycvičen na velkém souboru dat o pohybu nejrůznějších lidí a následně by dokázal pro každého najít recept na optimální podporu pohybu. „Výsledkem bude něco jako elektrokolo, které si však obléknete na sebe,“ přibližuje ideál moderních exoskeletů biomechanik Gregory Sawicki z GeorgiaInstituteofTechnologyv rozhovoru pro vědecký časopis Nature. Zvýšilo se i pohodlí pohybu v exoskeletech. Dříve je poháněly motorky s vysokými otáčkami přes velká ozubená soukolí.Uživatelé měli často pocit, že exoskelet pracuje „ztuha“. Nová koncepce, poháněná většími motorky s nižšími převodovými poměry a nižším třením, zajišťuje hladký pohyb. Vedle kvalitnějšího pohonu se při konstrukci prosazují měkké materiály, z nichž mnohé nemají daleko ke tkaninám. Exoskelety tak budou stále více připomínat běžné sportovní oblečení. Čím přátelštější je exoskelet k uživateli, tím spíše se dočká masovější obliby a využití. Velké zkušenosti v tom mají japonští vývojáři humanoidních robotů a robotických asistentů. Po vysokých pořizovacích nákladech vidí druhý hlavní limitující faktor k širšímu rozšíření exoskeletů jejich pohodlné užívání. Neosvědčily se jim například rehabilitační exoskelety, které nebyly konstruované pro okamžité použití, ale pro klienta se musely nastavovat, což zabralo třeba 20 minut. Tomohiro Šibata z Kjúšúské techniky v japonském Kitakjúšú to v rozhovoru pro Nature vyjádřil stručně: „Exoskelet musí člověk vnímat jako součást svého těla.“Budeme chodit víc, nebo míň? I když mají stávající exoskelety k ideálním představám konstruktérů ještě daleko, na trhu už se prosazují. Daniel Ferris předvídá, že do pěti let nebude neobvyklé potkat lidi s exoskeletem na newyorských ulicích. „Ale možná jsem opět příliš velký optimista,“ dodává. Nejspíš je ale Ferris tentokrát pravdě mnohem blíž než v roce 2009. Šanghajská firma Hypershell už prodala do světa kolem 30 tisíc exoskeletů, jež propaguje jako prostředek umožňující uživateli dojít dále a pobýt tam déle. Podle australské biomechaničky TaylorDickové z University of Brisbane se na trh s exoskelety velmi agresivně hrnou čínské firmy. Jejich americká a evropská konkurence je pozadu. Pokud už jejich exoskelety opustí laboratoře, neputují k řadovým uživatelům, ale na kliniky nebo do výrobních provozů. S každodenním využíváním exoskeletů se pojí hned několik otázek. Tou první je dostupnost. Cena je zatím poměrně vysoká, pohybuje se v tisících dolarů. Pro seniory nebo lidi s postižením, kterým by zkvalitnily život, se mohou ukázat jako příliš drahé. Proto už se v některých zemích rozproudily diskuse, zda, komu a za jakých podmínek by mohly exoskelety hradit zdravotní pojišťovny. Velké diskuse se vedou o zdravotních dopadech masového užívání exoskeletů.Odborníci varují, že už 20 % podpory při pohybu může mít za následek ochabnutí svalů.Uživatel by fyzicky upadal a na exoskeletu by byl stále víc závislý. Zda je obava oprávněná, může ukázat jen solidní, dlouhodobá klinická studie s velkým počtem účastníků, ale tu zatím nikdo neprovedl. Proto mají v diskusi místo i experti s opačnými názory, kteří argumentují menšími, ne tak solidními studiemi, jež ochabnutí svalů u uživatelů přesvědčivě neprokázaly. Poukazují také na skutečnost, že lidé se budou značnou část dne pohybovat bez exoskeletu. Zaznívají dokonce i optimistické prognózy, jež předpokládají, že se exoskelety rozšíří podobně jako elektrokola. Už dnes sije můžeme vČeskukoupitve-shopech, možná je budou prodávat obchody se sportovními potřebami, budou lacino k pronájmu v turistických střediscích. Mladí lidé je budou využívat spíš jako ochranu před přetížením organismu a před zraněním,lidé středního věku si budou užívat jejich mírné podpory a seniorům pomohou zvládnout neduhy stáří. „Když lidem usnadníte pohyb, budou se pohybovat víc. Za den udělají víc kroků, budou víc cvičit,“ říká Taylor Dicková.
Přidejte odpověď