“Bộ xương ngoài” giúp binh sĩ thành “siêu nhân”

Mang vác nặng không thấy mệt hay bị cản trở

Ông Samuel Bendett thuộc Trung tâm Phân tích Hải quân Mỹ cảnh báo Nga cùng Trung Quốc cũng đang đầu tư cho công nghệ xương nhân tạo. Đặc biệt Moscow có vài phiên bản “bộ xương ngoài”, một trong số này từng được thử nghiệm tại Syria. “Bộ xương ngoài” hoạt động bằng pin, tích hợp cảm biến, trí thông minh nhân tạo cùng nhiều công nghệ khác để hỗ trợ các chuyển động tự nhiên.

Quân đội Mỹ đã đầu tư hàng triệu USD vào việc thử nghiệm thiết bị “bộ xương ngoài” (exoskeleton) nhằm giúp binh sĩ trở nên mạnh mẽ và dẻo dai hơn.

Công nghệ được phát triển bởi hãng chế tạo vũ khí Lockheed Martin, được cấp giấy phép từ B-TEMIA, đơn vị chế tạo “bộ xương ngoài” đầu tiên với mục đích giúp những người gặp khó khăn trong vận động vì mắc bệnh xương khớp.

Hiện tại binh sĩ Mỹ trên chiến trường phải mang một loạt thiết bị nặng nhưng không kém phần quan trọng như giáp chống đạn, radio, kính nhìn đêm. Trọng lượng của chúng cộng lại lên đến 40- 64 kg, trong khi mức giới hạn chỉ là 23 kg.

Theo chuyên gia Paul Scharre đến từ Trung tâm An ninh Mỹ mới, một trong những người tham gia nghiên cứu trang thiết bị quân sự tiên tiến: “Thách thức cơ bản mà chúng ta phải đối mặt là bộ binh phải mang vác quá nặng”. Lockheed Martin vừa thông báo nhận được số tiền 6,9 triệu USD từ Trung tâm Kỹ thuật quân đội Natick (NSRDEC) cho hoạt động nghiên cứu - phát triển “bộ xương ngoài” với tên gọi ONYX theo một thỏa thuận hai năm.

Paul Scharre, cho hay công nghệ mới sẽ giúp lính bộ binh hay cảnh sát tác nghiệp mang vác cả đống trang thiết bị nặng nói trên mà không cảm thấy mệt mỏi hay bị cản trở khi tham chiến. Giám đốc kỹ thuật Keith Maxwell của Lockheed Martin cho biết, người thử nghiệm sử dụng “bộ xương ngoài” có sức bền tốt hơn. Ông khẳng định binh sĩ sẽ không bị kiệt sức trong chiến đấu khi mặc thiết bị gọn nhẹ này. Chi phí chế tạo một bộ ONYX vào khoảng vài chục nghìn USD.

Từng trải qua nhiều trải nghiệm

Quân đội Mỹ đã thử nghiệm khá nhiều bộ khung xương ngoài, bao gồm cả khí tài "chân robot" HULC, được phát triển bởi Đại học California, Mỹ. Dựa trên các kết quả kiểm tra và thử nghiệm, các chuyên gia đã thông báo, khi đi qua khu vực địa hình phức tạp, bộ khung xương máy ngoài ngừng hỗ trợ di chuyển và tệ hơn là một mức độ nào đó cản trở sự di chuyển của người dùng.

Trong quá trình hành quân, một việc thường xuyên đối với lính bộ binh, ví dụ, dọc theo địa hình gò đồi, khe núi, các binh sĩ thường xuyên phải cơ động di chuyển bằng đôi chân của họ, mà khung xương (exoskeletons) không thể hỗ trợ. Cuối cùng, khi được trang bị những khung xương hỗ trợ, những binh sĩ thử nghiệm phải tiến hành một "cuộc đấu tranh" với bộ khí tài khung xương ngoài. Kết quả là sự mệt mỏi thậm chí còn lớn hơn nếu những người lính di chuyển mà không có sự giúp đỡ của các bộ khí tài tăng cường.

Bộ khí tài khung xương ngoài mới Onyx, là sản phẩm của quá trình thiết kế, nghiên cứu và phát triển của công ty Lockheed Martin, có một số servos thu nhỏ tạo thuận lợi cho sự di chuyển của binh sĩ. Trong trường hợp này, theo nhà phát triển, khí tài Onyx có thể thích nghi với các chuyển động của binh sĩ mang khí tài và hỗ trợ cơ động một cách hiệu quả.

Hệ thống điều khiển Onyx có thể xác định địa hình mà một binh sĩ đang di chuyển, cho dù anh ta đang di chuyển tay không hay mang vác hàng hóa. Trong trường hợp binh sĩ cơ động bình thường trên mặt đất, bộ “khung xương ngoài” chỉ đơn giản là tắt nguồn điện và dừng hoạt động, nhưng bộ khí tài bắt đầu hỗ trợ người lính nếu bắt đầu cơ động trên một địa hình phức tạp (bắt đầu xuống núi hoặc leo lên), nâng, đẩy và mang vác khí tài.

Trọng lượng của bộ khung xương ngoài mới khoảng 6,4 kg. Khi thiết bị muốn hoạt động 8 giờ cần một mô-đun (khối) pin có khối lượng là 2,7 kg và 16 giờ hoạt động cần mô- đun pin là 5,4 kg. Hiện nay, các nhà phát triển đang tìm kiếm phát minh các loại pin nhẹ hơn, nhưng có công suất lớn hơn. Để kiểm tra thử nghiệm khí tài trong thực tế, bộ khung xương ngoài Onyx sẽ cần hơn một năm. Sau đó quân đội Mỹ sẽ đưa ra các khuyến cáo cho hãng Lockheed Martin hoàn thiện thiết bị. Công ty Mỹ này hy vọng sẽ nhận được hợp đồng cung cấp thiết bị và đi vào sản xuất.

Trước đó, các nhà nghiên cứu phát triển của Đại học Harvard, Mỹ đã trình bày một “bộ xương ngoài” với phần mềm điều khiển hoạt động của nó. Phần mềm này điều chỉnh chuyển động của thiết bị đối với một người cụ thể. Hơn hẳn các bộ khung xương ngoài khác, hệ thống điều khiển của bộ xương ngoài Onyx chỉ mất hơn 20 phút để tương thích với người dùng. Sau đó chi phí năng lượng cho việc cơ động di chuyển của người sử dụng thiết bị giảm trung bình 17%.

Dùng cho lĩnh vực y tế

“Bộ xương ngoài” - một bộ đồ rô-bốt có thể mặc được như quần áo với một hệ thống máy tính tích hợp - được thiết kế để khôi phục và tăng cường cử động ở những bệnh nhân bị liệt tứ chi. Những “bộ quần áo này” cho phép bệnh nhân vận động và tham gia vào các hoạt động khác nhau của cuộc sống hàng ngày.

Chúng cũng có thể được sử dụng bởi những người không bị liệt để cải thiện năng suất lao động và ngăn ngừa chấn thương liên quan đến việc nâng vật nặng và làm công việc lặp đi lặp lại.  Không phải tất cả các bộ xương ngoài đều được tạo ra như nhau. Chúng có mục đích sử dụng khác nhau và chi phí của chúng có thể thay đổi đáng kể.

Khung xương chạy bằng pin

SARCOS là một trong những công ty rô-bốt hàng đầu đã thiết kế và sản xuất “bộ xương ngoài” để ngăn ngừa thương tích và tăng cường mang vác cho con người. Bộ xương ngoài toàn thân Guardian XO là phát minh mới nhất của SARCOS và đây là bộ xương ngoài chạy bằng pin đầu tiên trên thế giới kết hợp trí thông minh nhân tạo, có khả năng phán đoán sức mạnh, độ bền con người  bằng sự chính xác của máy móc.

Bộ đồ liền thân này cho phép người dùng nâng vật nặng khoảng 200 pound trong thời gian  tối đa 8 giờ một cách dễ dàng. Thiết bị đã được chứng minh là làm giảm đáng kể các chấn thương liên quan đến công việc và tăng năng suất lao động. Hiện tại, bộ xương ngoài toàn thân Guardian XO được cho thuê với giá  hơn 100.000 USD mỗi năm. Mặc dù điều này có thể  ngoài tầm với của nhiều cá nhân, nhưng xét đến việc dùng Guardian XO cải thiện năng suất, thiết bị có thể được áp dụng nhiều hơn trong môi trường công nghiệp nơi việc sử dụng thiết bị cũng có thể mang lại tỷ suất lợi nhuận cao hơn.

Rewalk Robotics đã tự hào về việc thiết kế bộ xương ngoài cải tiến để cải thiện khả năng vận động và chức năng của chi dưới, đặc biệt ở những người bị ảnh hưởng bởi rối loạn thần kinh, bao gồm đột quỵ và chấn thương tủy sống. Khung xương ngoài chạy bằng pin của Rewalk có khung nhẹ với các động cơ chạy bằng năng lượng ở khớp gối và khớp hông. Ngoài ra, thiết bị đính kèm với một chiếc đồng hồ điều khiển từ xa mà người dùng có thể chọn loại chuyển động mà họ muốn thực hiện từ danh sách các chuyển động được lập trình sẵn.

Thiết bị hỗ trợ này có thể được sử dụng trong tối đa 8 giờ cho một lần sạc pin. Mặc dù có nhiều lợi ích nhưng bộ xương ngoài Rewalk có giá khổng lồ 71.600 USD cho việc dùng cá nhân và 85.500 USD cho các tổ chức, với số tiền phí dịch vụ hàng năm không được tiết lộ.