Tutkijat rakentavat universaaleja eksoskeletoneja, joita kuka tahansa voi käyttää

Robottien eksoskeletonit voisivat auttaa vammaisia ​​saamaan takaisin liikkuvuutensa, tehdastyöläisiä nostamaan raskaampia kuormia tai urheilijoita juoksemaan nopeammin. Toistaiseksi ne ovat olleet suurelta osin rajoitettuja laboratorioihin, koska ne on kalibroitava huolellisesti jokaista käyttäjää varten, mutta uusi yleisohjain voi pian muuttaa tilanteen.

Vaikka sana "exoskeleton" saattaa herättää scifi-kuvia elokuvista, kuten Ulkomaalainen ja avatar, tekniikka on edennyt kohti todellista maailmaa. Eksoskeletoneja on testattu tapana ehkäistä vammoja autotehtaat, anna sotilaita raahata raskaita pakkauksia pidempään ja tasaisesti auttaa Parkinsonin tautia sairastavia ihmisiä pysy liikkuvana.

Mutta ohjelmisto, joka ohjaa käyttäjän raajojen tukemiseen käytettävää tehoa, on yleensä säädettävä huolellisesti kullekin yksilölle sopivaksi. Lisäksi se yleensä auttaa vain muutamissa ennalta määrätyissä liikkeissä, joihin se on erityisesti suunniteltu.

Georgia Institute of Technologyn tutkijoiden uusi lähestymistapa käyttää hermoverkkoihin sopeuttaa saumattomasti eksoskeleton liikkeet kunkin käyttäjän erityiseen asentoon ja kävelyyn. Tiimi sanoo, että tämä voisi auttaa saamaan teknologian ulos laboratoriosta ja alkaa auttaa ihmisiä jokapäiväisessä elämässä.

"Tässä on niin hienoa, että se mukautuu jokaisen ihmisen sisäiseen dynamiikkaan ilman virityksiä tai heuristisia säätöjä, mikä on valtava ero moniin alan töihin", tutkimusta johtanut Aaron Young sanoi. lehdistötiedote.

exoskeletons Käytä sähkömoottoreita antamaan lisävoimaa käyttäjän raajoille rasittavien toimintojen aikana. Useimmat valvontajärjestelmät ovat keskittyneet auttamaan tarkasti määriteltyjä toimintoja, kuten kävelyä tai portaiden kiipeämistä.

Yleinen lähestymistapa tutkijoiden mukaan on korkean tason algoritmi ennustaa, mitä toimintoa käyttäjä yrittää tehdä, ja sitten, kun tämä toiminta havaitaan, käynnistää erityinen ohjausjärjestelmä, joka on suunniteltu sellaiselle liikkeelle.

Tämä tarkoittaa, että eksoskeleton voi auttaa vain tiettyjä toimintoja, ja vaikka laite tukee useita eri toimintoja, käyttäjien on usein vaihdettava niiden välillä nappia painamalla. Lisäksi se tarkoittaa, että laite on säädettävä huolellisesti, jotta sen ohjausjärjestelmä vastaa kunkin käyttäjän raajojen ainutlaatuista muotoa ja dynamiikkaa.

Georgia Tech -tiimin suunnittelema uusi lähestymistapa, joka on kuvattu kohdassa a paperi sisään Tiede-robotiikka, sen sijaan keskittyy siihen, mitä käyttäjän nivelet ja lihakset tekevät tiettynä ajankohtana ja tarjoaa niille jatkuvasti voimakasta tukea. Heidän lähestymistapaansa testattiin lonkan eksoskeletonissa, joka tutkijoiden mukaan on hyödyllinen monissa skenaarioissa.

GPU-sirulla toimiva hermoverkko lukee dataa useista eksoskeleton antureista, jotka mittaavat eri nivelten kulmia sekä käyttäjän suunnan ja nopeuden. Se käyttää näitä tietoja ennustaakseen, mitä liikkeitä käyttäjä tekee, ja ohjaa sitten ulkopuolisen luuston moottorit kohdistamaan juuri oikean määrän vääntömomenttia ottamaan osan kuormituksesta pois asiaankuuluvilta lihaksilta.

Tiimi koulutti hermoverkkoa 25 osallistujan tiedoilla, jotka kävelivät erilaisissa yhteyksissä eksoskeleton kanssa. Tämä auttoi algoritmia saamaan yleisen käsityksen siitä, miten sensoritiedot liittyvät lihasliikkeisiin, mikä mahdollisti automaattisesti mukautumisen uusiin käyttäjiin ilman, että niitä räätälöidään heidän erityispiirteisiinsä.

Tutkimus osoitti, että tuloksena oleva järjestelmä voisi merkittävästi vähentää energiankäyttäjien määrää erilaisiin toimintoihin. Vaikka energiankulutuksen vähentäminen oli samanlaista kuin aikaisemmissa lähestymistavoissa, se ei rajoittunut tiettyihin toimiin, vaan se voi tarjota jatkuvaa tukea riippumatta siitä, mitä käyttäjä teki.

Vaikka tutkijat sanovat, että on liian aikaista tietää, muuttuuko lähestymistapa muunlaisiin eksoskeletoneihin, näyttää siltä, ​​​​että yleinen idea on suhteellisen mukautuva. Tämä viittaa siihen, että eksoskeletoista voi pian tulla "valmistuote", joka auttaa ihmisiä monenlaisissa rasittavissa toimissa.

Kuva pistetilanne: Candler Hobbs, Georgia Institute of Technology

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/