Bu yıl Seattle Dağ Kurtarma ekibi üyeleri ABD'nin Pasifik Kuzeybatısı vahşi doğasına alışılmadık bir ekipmanla çıkıyor.
Yürüyüşe kalça ve bacaklara takılan güç destekli cihazlarla çıkıyorlar. Bu ekipmanlar tırmanışta veya ağır yük taşırken alt vücut gücünü artırmak için tasarlandı; cihazlar, mahsur kalan insanların arandığı anlarda kurtarıcıların hızını ve dayanıklılığını artırabilip artıramayacağını görmek için test ediliyor.
Böyle cihazlara insan ekzoskeletonları deniyor. Vücudun bölümlerine bağlanarak dışsal, yani “ekzo” mekanik bir yapı oluşturuyorlar. Bu güçlendirilmiş iskelet giyen kişinin fiziksel kapasitesini artırıyor.
Fiziksel olarak zorlu alanlarda çalışanlar bu cihazları yorucu işlerde giderek daha fazla kullanıyor. IKEA birkaç yıldır SuitX ekzoskeletonlarını kullanıyor; bu cihazlar depo çalışanlarının ağır malzemeleri taşımasına yardımcı oluyor. Ford, Boeing ve Mazda Toyota da bazı montaj hatlarında teknolojiyi benimsedi.
Finlandiya'da yakın zamanda yürütülen ExoPELA projesi, ekzoskeletonların kurtarma ve itfaiye çalışmalarında kas yükünü ve yorgunluğunu azaltıp azaltamayacağını değerlendirdi. Proje, belirli gerçek dünya görevlerinde kullanıcılar için belirgin faydalar buldu.
2026 yılının başlarında Ukrayna ordusu, askerlerin cephanelik mermilerini taşımak için Hypershell ekzoskeletonlarını kullandığını açıkladı. Test sonuçlarına göre cihazı kullanan askerler “daha az yoruluyor, daha hızlı çalışıyor ve muharebe etkinliğini daha uzun süre koruyor” dedi. Bu değerlendirmeyi Mart ayında Ukrainska Pravda gazetesine Albay Vitalii Serdiuk yaptı.
Günlük destek, rehabilitasyon ve egzersiz için tasarlanmış çok sayıda tüketici ve klinik cihaz da artık mevcut. Sektörün toplam büyüklüğü şu anda yaklaşık 500 milyon dolar olarak tahmin ediliyor ve 2030'ların ortasına kadar iki ya da üç katına çıkabileceği öngörülüyor.
Ekoskeleton teknolojisi son on yılda önemli ölçüde ilerledi. Bu gelişme büyük ölçüde robotik motorların, sensörlerin ve kontrol sistemlerinin daha uygun fiyatlı ve erişilebilir hale gelmesinden kaynaklandı. Ancak insan performansını ekzoskeleton benzeri cihazlarla artırma fikri çok daha eskiye dayanıyor.
En erken bilinen kavramlardan biri 1890'da kendi kendini yetiştirmiş Rus mucit Nicholas Yagn tarafından patentlendi; Yagn egzersiz için giyilebilir bir aparat tasarladı. 1919'da Amerikalı Leslie C. Kelley ise yürümeyi desteklemek için buhar gücüyle çalışan bir cihaza patent aldı; bu, ilk güçlendirilmiş ekzoskeleton kavramlarından biriydi.
1960'ların sonuna gelindiğinde elektronik kontrol sistemleri içeren çok sayıda hareketli robotik ekzoskeleton geliştirilmişti. O zamandan beri ekzoskeleton araştırmaları ve geliştirme hızla ilerleyerek ticari ve klinik uygulamaları olan çok sayıda cihazın ortaya çıkmasını sağladı.
Nasıl Çalışıyor
Ekoskeletonlar giyen kişiyi güçlendirmek, daha hızlı hareket ettirmek ya da daha geç yorulmasını sağlamak için kuvvet üretiyor.
Bazı cihazlar hareket doğruluğunu ve çevikliği artırıyor ya da genel duruşu destekliyor. Bazıları insan yeteneklerini tipik olarak mümkün olanın ötesine taşımak için tasarlanırken, diğerleri fiziksel kapasitesi azalmış hastaları destekliyor.
Modern, aktif robotik ekzoskeletonlar genellikle ergonomik bağlantılarla insan vücuduna tutturulan hafif mekanik bir iskeletten oluşuyor. Bu bağlantılar çoğunlukla gövde, bel ve üst veya alt uzuvlara uygulanıyor.
Örneğin Ukrayna'da görülen Hypershell cihazı kullanıcının beline ve uyluklarına takılıyor; kalça fleksiyonu ve ekstansiyonuna destek vererek alt vücut hareketini güçlendiriyor. IKEA'nın kullandığı SuitX cihazı gövdeye ve üst uzuvlara bağlanarak sırtı ve omuzları destekliyor.
Çoğu güçlendirilmiş ekzoskeletonda mekanik bileşenler olan aktüatörler, pillerden gelen elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştürerek vücudun hareketini destekleyen ya da güçlendiren kuvvetler üretiyor.
Aktüatörler ekzoskeletona gömülü kontrol üniteleri tarafından koordine ediliyor. Bu üniteler ekzoskeletonun hareket yörüngelerini ve giyene uyguladığı kuvvet miktarını belirliyor. Cihazın ne kadar ve nasıl hareket edeceği göreve ve kullanıcının durumuna bağlı; cihaz ihtiyacını belirlemek için sensörleri kullanıyor.
Örneğin giyen kişi koşmaya başladığında ekzoskeleton destek hareketlerini hızlandırıyor. Yorgunluk belirtileri algılarsa telafi etmek için güç çıkışını artırabiliyor.
Kontrol üniteleri normalde belirli görevler için önceden programlanıyor, ancak modern ekzoskeletonlar giderek daha uyarlanabilir hale geliyor. Bazıları kullanıcıların gerçek çalışma davranışlarından öğrenen algoritmalarla donatılıyor ve böylece eylemlerini daha iyi destekliyor.
Ancak destekleyici ekzoskeletonların sağladığı yardım genel olarak üç kategoriye ayrılıyor.
Güç artırımı kullanıcının kuvvet kapasitesini yükseltir. Bu durum IKEA ve Ukrayna'da kullanılan destekleyici ekzoskeletonlarda yaygın olarak görülüyor.
İhtiyaç halinde destek ya da ihtiyaç halinde direnç ayarları, vücuda yalnızca gerekli olduğunda destek sağlar. Bu ayar rehabilitasyon cihazlarında sıkça kullanılıyor; kullanıcıların kaybettikleri yetenekleri geri kazanmaları için bedenlerini eğitmelerine yardımcı oluyor.
Son olarak tam robotik kontrol var; ekzoskeleton vücudun bir kısmı üzerinde tam kontrolü üstlenir. Bu genellikle belirli motor işlevlerini kaybetmiş kullanıcılar içindir. Örneğin alt vücut ekzoskeletonu, omurilik yaralanması olan bir kişinin yürüyebilmesini sağlamak için tam robotik kontrol kullanabilir.
Bu çalışma biçimleri belirli görev, ortam ve kullanıcı ihtiyacına göre birleştirilip uyarlanabiliyor.
Neler Olacak?
Şimdilik çoğu ekzoskeleton nasıl davranacağını tanımlamak için sensörlerden gelen geri bildirimlere güveniyor; tamamen mekanik çalışıyor. Gelecekte ekzoskeletonlar giyen kişinin kaslarından ya da beyninden gelen sinyallerle çalıştırılabilecek. Bu konuda araştırmalar sürüyor ancak zorlu bir konu. Bu sinyallerden yararlanmak invaziv bir arayüz ve kapsamlı kullanıcıya özgü kalibrasyon ve uyum gerektirebilir.
Güç bir diğer güncel sorun. Piller ekzoskeletona entegre ediliyor ve düzenli olarak şarj edilmesi gerekiyor. Bu durum pratikliği etkileyen ağırlık ve boyut kısıtları getiriyor. Bununla birlikte pillerin enerji yoğunluğu istikrarlı şekilde iyileşiyor.
Yeni malzemeler de olanakların sınırlarını genişletiyor. Giysilere, ayakkabılara ya da koruyucu ekipmana entegre edilebilen yumuşak tekstil veya kauçuk benzeri malzemelerden yapılmış ekzoskeletonlar geliştiriliyor.
1960'lı ve 1970'li yıllarda yürüyüş ekzoskeletonları üzerine yapılan araştırmalar ilk insansı bipedal robotların geliştirilmesine katkıda bulundu. Bu durum tam bir daire çizdi. İnsansı robotik alanındaki ilgi şimdi aktüatörlerin ve pillerin gelişimini hızlandırıyor. Bu gelişmeler yarının giyilebilir robotik teknolojilerini ilerletecek.
Ildar Farkhatdinov, King’s College London’da Sağlık Mühendisliği alanında Kıdemli Öğretim Üyesi. Bu makale The Conversation’da Creative Commons lisansı altında yeniden yayımlanmıştır.
