Exoskeleton Bantu Manusia Melangkah

Jutaan tahun evolusi telah membuat manusia mengembangkan cara berjalan yang nyaman dan hemat energi. Meski demikian, para pakar biomekanik berpendapat masih ada ruang untuk peningkatan kemampuan itu.

Para pakar biomekanik baru-baru ini memamerkan Exoskeleton, kerangka luar tanpa mesin yang mampu mengurangi energi yang dikeluarkan seseorang saat berjalan sekitar 7%.

Exoskeleton merupakan peralatan semi aktif dengan ukuran kecil dan berbobot ringan yang pas untuk dipasang di kaki. ”Perbedaannya mungkin kecil, tapi ini membuat perbedaan besar bagi manusia,” tutur Steve Collins dari Universitas Carnegie Mellon di Pittsburgh, Pennsylvania, kepada kantor berita AFP. Dengan menghemat energi 7%, sama dengan infanteri yang mampu berjalan 7% lebih jauh dalam waktu dan jarak dengan jumlah energi yang sama.

Alat itu juga dapat mengurangi energi yang dikeluarkan untuk membawa tas punggung seberat empat kilogram. Sesuai namanya, Exoskeleton merupakan perangkat yang dipakai seseorang di bagian luar tubuh yang bertujuan meningkatkan kinerja atau kekuatan fisik penggunanya. Exoskeleton juga memiliki sejarah panjang pengembangannya. Pada abad 19 para penemu pertama melakukan eksperimen dengan membuat mainan berupa pegas yang dipasang di tumit sepatu koboi atau kekang dengan gelang karet yang dipasang di kaki untuk memudahkan berjalan.

Sayangnya, bobot dan desain peralatan itu justru menguras tenaga penggunanya. Karena berbagai masalah itu, pengembangan Exoskeleton mengalami kemunduran. Saat ini desain Exoskeleton lebih mengutamakan perangkat dengan mesin, tapi kemudian menghadapi tantangan baru seperti daya simpan baterai dan kesulitan dalam produksi massal. Peralatan baru Exoskeleton yang disebutkan dalam jurnal sains Nature ialah berupa alat mekanik serat karbon dengan bobot sekitar 500 gram untuk setiap kaki.

Peralatan ini berupa pegas yang dipasang di salah satu bagian ujung sekitar atas betis dan pegas lainnya di tumit sepatu. Saat tumit menginjak tanah, pegas memanjang dan alat mekanik kecil memastikan pegas dapat menyimpan energi ini sebentar. Saat tumit diangkat, pegas dilepas sehingga energi yang tersimpan dapat digunakan untuk membantu otot betis saat pengguna mengangkat kakinya. Alat ini tidak menggunakan motor, baterai atau komputer.

”Exoskeleton tanpa listrik ini seperti ketapel. Ini memiliki pegas yang menirukan aksi otot Achilles Anda dan bekerja bersama otot betis Anda untuk mengurangi beban yang dibawanya,” ujar para penemu alat tersebut dengan bangga. Purwarupa alat ini telah dikembangkan melalui tes terhadap sembilan relawan berbadan sehat yang mengenakan Exoskeleton di kedua betisnya. Mereka berjalan di treadmill dan difilmkan untuk mencari setelan pegas terbaik untuk menghemat energi penggunanya.

Pengurangan energi tercatat mencapai 7,2%, lebih atau kurang 2,6%, untuk orang dewasa sehat yang menggunakannya dalam kondisi alami memakai sepatu atlet normal. Kinerja ini dibandingkan dengan exoskeleton yang menggunakan listrik dan mesin. Peralatan ini telah dipatenkan dan diharapkan dapat digunakan manusia yang mobilitasnya berkurang akibat terluka, stroke atau usia lanjut. Riset selanjutnya diperlukan untuk memastikan penggunaan peralatan ini dalam jangka panjang tidak berdampak pada mekanik tubuh itu sendiri.

”Tubuh itu sangat kompleks dan sulit memprediksi dampak semacam itu,” ujar Collins. Berjalan memakan porsi terbesar dalam penggunaan energi harian kita. ”Orang menghabiskan lebih banyak energi saat berjalan dibandingkan aktivitas lainnya dalam kehidupan seharihari. Kita melangkah sekitar 10.000 langkah per hari, atau ratusan juta langkah dalam hidup kita,” tutur Collins.

Pemanfaatan di Industri

Banyaknya manfaat dari Exoskeleton ini membuat kalangan industri turut meliriknya. Salah satu perusahaan yang melihat peluang itu adalah Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering. Perusahaan itu berencana melengkapi para pegawainya dengan Exoskeleton agar mampu menambah kekuatan saat bekerja.

Sebagai salah satu perusahaan pembuat kapal terbesar di dunia, Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering mencari cara agar para pegawainya lebih produktif. Setelah riset penggunaan exoskeleton dalam pekerjaan, mereka mengakui peralatan itu akan membantu. Saat ini perusahaan itu sedang memperbaiki model prototipe sehingga sesuai dengan pemanfaatannya dalam pekerjaan harian.

Prototipe Exoskeleton itu berbobot sekitar 62 pound dan dapat digunakan oleh pekerja dengan tinggi antara 5,3 hingga 6 kaki. Pengguna dapat berjalan secara normal dan mendapat bantuan dari exoskeleton saat mengangkat dan memindahkan benda dengan bobot hingga 66 pound selama tiga jam sesuai kemampuan baterai. Para peneliti berambisi untuk meningkatkan kemampuan alat itu mengangkat hingga 220 pound. Untuk menggunakan Exoskeleton, para pekerja memulai dengan meletakkan kakinya di landasan kaki di bagian bawah alat itu.

Kemudian ada pengikat di bagian paha, pinggang dan dada yang mengaitkan pengguna dengan alat ini sehingga robot dapat bergerak bersama tubuh pengguna saat mengangkat beban untuk pengguna. Sistem hidrolik dan motor listrik yang berada di bagian kaki terhubung dengan bagian punggung yang berisi baterai dan komputer pengontrol.

Syarifudin