Eksoskeletonit ovat suurelta osin rajoittuneet fiktioon, ja ne ovat esiintyneet sci-fi- tai supersankarielokuvissa tehdäkseen hahmoista vahvempia, pitempiä tai tuhoisampia (James Cameronin teoksessa avatar, hieman pelottavaa AMP-puku toimii "ihmisoperaattorin vahvistin", mutta se on enemmän kuin humanoidi sotakone, jossa on todellinen ihminen). Mitä tulee tosielämän käyttöön, exoskeletons on testattu tai kehitetty sellaisilla aloilla kuin autoteollisuus, Lentomatkustus, The sotilaallinenja terveydenhuollon; nämä ovat enimmäkseen auttamaan ihmisiä nostamaan raskaita esineitä ja materiaaleja.
Uusi exoskeleton palvelee eri tarkoitusta: auttaa ihmisiä kävelemään. Stanfordin biomekatroniikan laboratorion insinöörien kehittämä laite on kuvattu tällä viikolla julkaistussa asiakirjassa. luonto. Lyhyesti sanottuna se on moottoroitu saapas, joka antaa käyttäjille työntöä eteenpäin jokaisella askeleella. Sen erottaa kuitenkin se, että sen toiminto on räätälöity jokaiselle sitä käyttävälle henkilölle sen sijaan, että se olisi vakiona eri pituuksilla, painoilla ja kävelynopeuksilla.
[Upotetun sisällön]
"Tämä eksoskeleton personoi apua ihmisten kävellessä normaalisti todellisen maailman halki", sanoi Steve Collins, konetekniikan apulaisprofessori, joka johtaa Stanfordin biomekatroniikan laboratoriota vuonna a lehdistötiedote. "Ja se johti poikkeuksellisiin parannuksiin kävelynopeudessa ja energiataloudessa."
Personoinnin mahdollistaa koneoppimisalgoritmi, jonka tiimi koulutti käyttämällä emulaattoreita eli koneita, jotka keräsivät tietoja liikkeestä ja energiankulutuksesta niihin liittyneiltä vapaaehtoisilta. Vapaaehtoiset kävelivät eri nopeuksilla kuviteltujen skenaarioiden mukaan, kuten yrittäessään saada bussiin tai kävellä puistossa.
Algoritmi piirsi yhteyksiä näiden skenaarioiden ja ihmisten energiankulutuksen välille ja sovelsi yhteyksiä oppiakseen reaaliajassa, kuinka auttaa käyttäjiä kävelemään tavalla, joka on heille todella hyödyllinen. Kun uusi henkilö pukee kengät jalkaan, algoritmi testaa erilaista avustusmallia joka kerta, kun hän kävelee, ja mittaa, kuinka hänen liikkeensä muuttuvat vastauksena. Oppimiskäyrä on lyhyt, mutta keskimäärin algoritmi pystyi räätälöimään itsensä tehokkaasti uusille käyttäjille vain tunnissa.
Eksoskeleton toimii kohdistamalla vääntömomenttia nilkkaan ja korvaa osan käyttäjän pohjelihaksen toiminnasta. Kun käyttäjät ottavat askeleen, juuri ennen kuin heidän varpaansa ovat lähtemässä maasta, laite auttaa heitä työntämään pois. Se toimi melko hyvin; ihmiset kävelivät keskimäärin 9 prosenttia tavallista nopeammin ja kuluttivat 17 prosenttia vähemmän energiaa. Suorissa vertailuissa juoksumatolla ulkoinen luuranko vähensi rasitusta noin kaksi kertaa samankaltaisiin laitteisiin verrattuna.
Kävelemiseen tarvittavan vaivan vähentäminen ei yleensä ole tavoite, johon useimpien meistä pitäisi pyrkiä; jos mitään, amerikkalaiset tarvitsevat päinvastaista. Mutta eksoskeletonin kehittänyt tiimi näkee, että sitä käytetään auttamaan ihmisiä, joilla on liikuntarajoitteita, mukaan lukien vanhukset tai vammaiset.
”Uskon, että seuraavan vuosikymmenen aikana tulemme näkemään näitä ideoita yksilöllisestä avusta ja tehokkaasta kannettavasta exoskeletons auttaa monia ihmisiä voittamaan liikkumisen haasteet tai säilyttämään kykynsä elää aktiivista, itsenäistä ja merkityksellistä elämää", tutkimuksen kirjoittaja ja biotekniikan tutkija Patrick Slade sanoi. lehdistötiedote.
Koska eksoskeleton on tällä hetkellä prototyyppivaiheessa, se ei tavoita laajempaa käyttäjäkuntaa kovin pian. Lisäksi sitä on toistaiseksi testattu vain terveillä 20-vuotiailla aikuisilla, joten uusia testejä olisi tehtävä ja säätöjä ihmisille, jotka todella tarvitsevat apua kävelyyn.
Tiimi suunnittelee myös iteraatioiden suunnittelua, jotka auttavat parantamaan käyttäjän tasapainoa ja jopa vähentämään nivelkipuja. He ovat optimistisia laitteensa potentiaalin suhteen. "Uskon todella, että tämä tekniikka auttaa monia ihmisiä" sanoi Collins.
Kuva pistetilanne: Stanfordin yliopisto / Kurt Hickman
