اسکلت های بیرونی تا حد زیادی به قلمرو داستان محدود شده اند و در فیلم های علمی تخیلی یا ابرقهرمانی ظاهر می شوند تا شخصیت ها را قوی تر، بلندتر یا مخرب تر کنند (در فیلم جیمز کامرون). آواتار، تا حدودی وحشتناک است لباس AMP به عنوان یک "تقویت کننده یک اپراتور انسانی"، اما در واقع بیشتر شبیه یک ماشین جنگی انسان نما با یک انسان واقعی است). از نظر استفاده در دنیای واقعی، اسکلتهای خارجی در صنایعی مانند آزمایش شده یا توسعه یافته اند تولید خودرو, مسافرت هواییاز نظامیو بهداشت و درمان; اینها بیشتر برای کمک به افراد در بلند کردن اجسام و مواد سنگین است.
یک اسکلت بیرونی جدید هدف متفاوتی دارد: کمک به راه رفتن افراد. این دستگاه که توسط مهندسان آزمایشگاه بیومکاترونیک استنفورد توسعه یافته است، در مقاله ای که این هفته در این هفته منتشر شد، توضیح داده شده است. طبیعت. به طور خلاصه، این یک چکمه موتوری است که به پوشندگان با هر قدمی که برمی‌دارند، فشار به جلو می‌دهد. با این حال، چیزی که آن را متمایز می کند این است که عملکرد آن برای هر فردی که از آن استفاده می کند به جای استاندارد بودن در قد، وزن و سرعت راه رفتن متفاوت است.
[محتوای جاسازی شده]
گفت: "این اسکلت بیرونی کمک را شخصی می کند، زیرا مردم به طور عادی در دنیای واقعی قدم می زنند." استیو کالینز، دانشیار مهندسی مکانیک که آزمایشگاه بیومکاترونیک استنفورد را رهبری می کند. اطلاعیه مطبوعاتی. "و منجر به بهبودهای استثنایی در سرعت راه رفتن و مصرف انرژی شد."
شخصی‌سازی توسط یک الگوریتم یادگیری ماشینی فعال می‌شود، که تیم با استفاده از شبیه‌سازها آموزش داده است - یعنی ماشین‌هایی که داده‌های مربوط به حرکت و مصرف انرژی را از داوطلبانی که به آنها متصل بودند جمع‌آوری می‌کنند. داوطلبان تحت سناریوهای تصوری، مانند تلاش برای گرفتن اتوبوس یا قدم زدن در پارک، با سرعت های مختلف راه می رفتند.
این الگوریتم ارتباط بین این سناریوها و مصرف انرژی افراد را ترسیم کرد و از این ارتباطات برای یادگیری در زمان واقعی استفاده کرد که چگونه به افرادی که می پوشند در راه رفتن به روشی که واقعا برای آنها مفید است کمک کنند. وقتی یک فرد جدید چکمه را به پا می کند، الگوریتم هر بار که راه می رود الگوی متفاوتی از کمک را آزمایش می کند و نحوه تغییر حرکات او را در پاسخ اندازه گیری می کند. منحنی یادگیری کوتاهی وجود دارد، اما به طور متوسط این الگوریتم تنها در یک ساعت توانست به طور موثر خود را برای کاربران جدید تطبیق دهد.
اسکلت بیرونی با اعمال گشتاور در مچ پا کار می کند و بخشی از عملکرد عضله ساق پا را جایگزین می کند. هنگامی که کاربران قدمی برمی دارند، درست قبل از اینکه انگشتان پاهایشان از زمین خارج شود، دستگاه به آنها کمک می کند تا از زمین خارج شوند. خیلی خوب کار کرد؛ به طور متوسط، مردم 9 درصد سریعتر از حد معمول راه می رفتند در حالی که 17 درصد انرژی کمتری مصرف می کردند. در مقایسه مستقیم روی تردمیل، اسکلت بیرونی حدود دو برابر کمتر از دستگاه های مشابه در تلاش کاهش یافت.
کاهش تلاش برای راه رفتن عموماً هدفی نیست که بیشتر ما باید آن را هدف قرار دهیم. اگر هر چیزی، آمریکایی ها به عکس آن نیاز دارند. اما گروهی که اسکلت بیرونی را توسعه دادند، مشاهده کردند که از آن برای کمک به افراد دارای اختلالات حرکتی، از جمله افراد مسن یا ناتوان استفاده می شود.
"من معتقدم که در دهه آینده ما شاهد این ایده های شخصی سازی کمک و قابل حمل موثر خواهیم بود اسکلتهای خارجی help many people overcome mobility challenges or maintain their ability to live active, independent, and meaningful lives,” study author and bioengineering researcher Patrick Slade said in the اطلاعیه مطبوعاتی.
با توجه به اینکه اسکلت بیرونی در حال حاضر در مرحله نمونه اولیه است، به زودی به پایگاه کاربران گسترده تری نخواهد رسید. علاوه بر این، تا کنون فقط بر روی بزرگسالان سالم در اواسط 20 سالگی آزمایش شده است، بنابراین باید آزمایش‌های جدیدی انجام شود و برای افرادی که واقعاً به کمک راه رفتن نیاز دارند، تنظیماتی انجام شود.
این تیم همچنین در حال برنامه ریزی برای طراحی تکرارهایی است که به بهبود تعادل پوشنده و حتی کاهش درد مفاصل کمک می کند. آنها نسبت به پتانسیل دستگاه خود خوشبین هستند. "من واقعا فکر می کنم این فناوری به افراد زیادی کمک خواهد کرد." گفت: کالینز
تصویر های اعتباری: دانشگاه استنفورد/کورت هیکمن
