Egzoszkielety zostały w dużej mierze ograniczone do sfery fikcji, pojawiając się w filmach science-fiction lub superbohaterach, aby uczynić postacie silniejszymi, wyższymi lub bardziej destrukcyjnymi (w filmie Jamesa Camerona Avatar, nieco przerażający Kombinezon AMP służy jako „wzmacniacz ludzkiego operatora”, ale w rzeczywistości bardziej przypomina humanoidalną machinę wojenną z prawdziwym człowiekiem w środku). Jeśli chodzi o rzeczywiste zastosowania, egzoszkielety zostały przetestowane lub opracowane w branżach takich jak produkcji samochodów, podróże powietrzneThe wojsko, opieki zdrowotnej; służą one głównie do podnoszenia ciężkich przedmiotów i materiałów.
Nowy egzoszkielet służy innym celom: pomaganiu ludziom chodzić. Opracowane przez inżynierów ze Stanford Biomechatronics Laboratory urządzenie zostało opisane w artykule opublikowanym w tym tygodniu w Natura. Krótko mówiąc, jest to zmotoryzowany but, który daje użytkownikom siłę do przodu z każdym ich krokiem. Tym, co go wyróżnia, jest jednak to, że jego funkcja jest dostosowana do każdej osoby, która go używa, a nie jest standardowa dla różnych wysokości, wag i prędkości chodzenia.
[Osadzone treści]
„Ten egzoszkielet personalizuje pomoc, gdy ludzie normalnie chodzą po prawdziwym świecie” – powiedział Steve'a Collinsa, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej, który kieruje Stanford Biomechatronics Laboratory, w komunikat prasowy. „Zaowocowało to wyjątkową poprawą szybkości chodzenia i oszczędności energii”.
Personalizację umożliwia algorytm uczenia maszynowego, który zespół przeszkolił za pomocą emulatorów – czyli maszyn zbierających dane o ruchu i wydatkach energetycznych od podłączonych do nich ochotników. Wolontariusze poruszali się z różną prędkością w wymyślonych scenariuszach, takich jak próba złapania autobusu lub spacer po parku.
Algorytm określił powiązania między tymi scenariuszami a wydatkami energetycznymi ludzi, wykorzystując je do uczenia się w czasie rzeczywistym, jak pomóc użytkownikom chodzić w sposób, który jest dla nich rzeczywiście użyteczny. Kiedy nowa osoba zakłada but, algorytm testuje inny wzorzec pomocy za każdym razem, gdy idzie, mierząc, jak jej ruchy zmieniają się w odpowiedzi. Krzywa uczenia się jest krótka, ale średnio algorytm był w stanie skutecznie dostosować się do nowych użytkowników w ciągu zaledwie godziny.
Egzoszkielet działa poprzez zastosowanie momentu obrotowego w kostce, zastępując część funkcji mięśnia łydki użytkownika. Gdy użytkownicy robią krok, tuż przed oderwaniem się od ziemi, urządzenie pomaga im się odepchnąć. Działało całkiem dobrze; przeciętnie ludzie chodzili o 9 procent szybciej niż zwykle, zużywając o 17 procent mniej energii. W bezpośrednich porównaniach na bieżni egzoszkielet zapewniał około dwukrotnie mniejszą redukcję wysiłku niż podobne urządzenia.
Zmniejszenie wysiłku potrzebnego do chodzenia nie jest generalnie celem, do którego większość z nas powinna dążyć; jeśli już, to Amerykanie potrzebują czegoś przeciwnego. Jednak zespół, który opracował egzoszkielet, widzi, że jest on wykorzystywany do pomocy osobom z niepełnosprawnością ruchową, w tym osobom starszym lub niepełnosprawnym.
„Wierzę, że w ciągu następnej dekady zobaczymy te pomysły personalizacji pomocy i skutecznego przenośnego egzoszkielety pomóc wielu ludziom przezwyciężyć wyzwania związane z mobilnością lub zachować zdolność do prowadzenia aktywnego, niezależnego i sensownego życia ”- powiedział autor badania i badacz bioinżynierii Patrick Slade w komunikat prasowy.
Biorąc pod uwagę, że egzoszkielet jest obecnie w fazie prototypu, nie dotrze wkrótce do szerszej bazy użytkowników. Ponadto do tej pory testowano go tylko na zdrowych osobach dorosłych w wieku około 20 lat, więc należałoby przeprowadzić nowe testy i wprowadzić poprawki dla osób, które faktycznie potrzebują pomocy w chodzeniu.
Zespół planuje również zaprojektować iteracje, które pomogą poprawić równowagę użytkowników, a nawet zmniejszyć ból stawów. Są optymistycznie nastawieni do potencjału swojego urządzenia. „Naprawdę myślę, że ta technologia pomoże wielu ludziom” powiedziany Collinsa.
Kredytowych Image: Uniwersytet Stanforda/Kurt Hickman
