I ricercatori stanno costruendo esoscheletri universali che chiunque possa utilizzare

I ricercatori stanno costruendo esoscheletri universali che chiunque possa utilizzare

Timestamp: 22 marzo 2024 2:46
I ricercatori stanno costruendo esoscheletri universali. Chiunque può utilizzare la Data Intelligence di PlatoBlockchain. Ricerca verticale. Ai.

Esoscheletri robotici potrebbero aiutare le persone disabili a ritrovare la mobilità, gli operai a sollevare carichi più pesanti o gli atleti a correre più veloci. Finora sono stati in gran parte limitati al laboratorio a causa della necessità di calibrarli scrupolosamente per ciascun utente, ma un nuovo controller universale potrebbe presto cambiare la situazione.

Mentre la parola “esoscheletro” potrebbe evocare immagini fantascientifiche di film come Alien ed Avatar, la tecnologia si sta facendo strada verso il mondo reale. Gli esoscheletri sono stati testati come un modo per prevenire lesioni fabbriche di automobili, lasciamo che i soldati portarti dietro pacchi pesanti più a lungo e in modo uniforme aiutare le persone affette da Parkinson rimani mobile.

Ma il software che controlla quanta potenza applicare a sostegno degli arti di un utente deve in genere essere attentamente ottimizzato per adattarsi a ciascun individuo. Inoltre, normalmente aiuta solo con alcuni movimenti predeterminati per i quali è appositamente progettato.

Utilizza un nuovo approccio da parte dei ricercatori del Georgia Institute of Technology reti neurali per adattare perfettamente i movimenti di un esoscheletro alla postura e all'andatura particolari di ciascun utente. Il team afferma che questo potrebbe aiutare a far uscire la tecnologia dal laboratorio e iniziare ad aiutare le persone nella vita di tutti i giorni.

"La cosa più interessante di questo è che si adatta alle dinamiche interne di ogni persona senza alcuna messa a punto o aggiustamento euristico, il che è un'enorme differenza rispetto a molto lavoro sul campo", ha detto Aaron Young, che ha guidato la ricerca. un comunicato stampa.

esoscheletri utilizzare motori elettrici per fornire potenza extra agli arti dell'utente durante lo svolgimento di attività faticose. La maggior parte degli schemi di controllo si sono concentrati sull’assistenza ad attività ben definite, come camminare o salire le scale.

Un approccio comune, dicono i ricercatori, è quello di avere un algoritmo di alto livello che prevede quale azione l’utente sta tentando di intraprendere e poi, quando viene rilevata tale attività, avviare uno speciale schema di controllo progettato per quel tipo di movimento.

Ciò significa che l’esoscheletro può assistere solo attività specifiche e, anche se il dispositivo ne supporta diverse, gli utenti spesso devono passare da una all’altra premendo un pulsante. Inoltre, significa che il dispositivo deve essere regolato con attenzione in modo che il suo schema di controllo corrisponda alla forma e alla dinamica uniche degli arti di ciascun utente.

Il nuovo approccio ideato dal team Georgia Tech e descritto in a carta dentro Scienza Robotics, si concentra invece su ciò che le articolazioni e i muscoli dell'utente stanno facendo in un determinato momento e fornisce loro un supporto potente in modo continuo. Il loro approccio è stato testato su un esoscheletro dell’anca, che secondo i ricercatori è utile in un’ampia gamma di scenari.

Una rete neurale in esecuzione su un chip GPU legge i dati da diversi sensori sull'esoscheletro che misurano l'angolo delle diverse articolazioni, nonché la direzione e la velocità dell'utente. Utilizza queste informazioni per prevedere quali movimenti sta effettuando l'utente e quindi dirige i motori dell'esoscheletro per applicare la giusta quantità di coppia per alleviare parte del carico dai muscoli interessati.

Il team ha addestrato la rete neurale sui dati di 25 partecipanti che camminavano in una varietà di contesti mentre indossavano l’esoscheletro. Ciò ha aiutato l’algoritmo ad acquisire una comprensione generale di come i dati dei sensori fossero correlati ai movimenti muscolari, rendendo possibile l’adattamento automatico ai nuovi utenti senza essere adattato alle loro idiosincrasie.

Lo studio ha dimostrato che il sistema risultante potrebbe ridurre significativamente la quantità di utenti energetici spesi in una varietà di attività. Sebbene la riduzione del consumo di energia fosse simile agli approcci precedenti, l’aspetto fondamentale non era limitato ad azioni particolari e poteva fornire un supporto continuo indipendentemente da ciò che l’utente stava facendo.

Anche se i ricercatori affermano che è troppo presto per sapere se l’approccio sarà applicabile ad altri tipi di esoscheletri, sembra che l’idea generale sia relativamente adattabile. Ciò suggerisce che gli esoscheletri potrebbero presto diventare un prodotto “pronto all’uso” che assiste le persone in una vasta gamma di attività faticose.

Immagine di credito: Candler Hobbs, Georgia Institute of Technology

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