Cercetătorii construiesc exoschelete universale pe care oricine le poate folosi

Cercetătorii construiesc exoschelete universale pe care oricine le poate folosi

Marca temporală: 22 martie 2024, ora 2:46
Researchers Are Building Universal Exoskeletons Anyone Can Use PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Exoscheletele robotizate ar putea ajuta persoanele cu dizabilități să-și recapete mobilitatea, muncitorii din fabrici să ridice sarcini mai grele sau sportivii să alerge mai repede. Până acum, acestea au fost în mare măsură restricționate la laborator din cauza necesității de a le calibra cu minuțiozitate pentru fiecare utilizator, dar un nou controler universal ar putea schimba acest lucru în curând.

În timp ce cuvântul „exoschelet” ar putea evoca imagini SF din filme precum Străin și Avatar, tehnologia se îndreaptă spre lumea reală. Exoscheletele au fost testate ca o modalitate de a preveni rănile în fabrici de mașini, lasa soldatii trageți în jurul pachetelor grele pentru mai mult timp și uniform ajuta persoanele cu Parkinson rămâne mobil.

Dar software-ul care controlează cât de multă putere să se aplice în sprijinul membrelor unui utilizator trebuie de obicei ajustat cu atenție pentru a se potrivi fiecărui individ. De asemenea, în mod normal ajută doar cu câteva mișcări predeterminate pentru care este special conceput.

O nouă abordare a cercetătorilor de la Institutul de Tehnologie din Georgia folosește rețele neuronale pentru a adapta perfect mișcările unui exoschelet la postura și mersul particular al fiecărui utilizator. Echipa spune că acest lucru ar putea ajuta la scoaterea tehnologiei din laborator și să înceapă să ajute oamenii în viața de zi cu zi.

„Ceea ce este atât de tare la acest lucru este că se adaptează la dinamica internă a fiecărei persoane fără nicio reglare sau ajustări euristice, ceea ce este o diferență uriașă față de multă muncă în domeniu”, a spus Aaron Young, care a condus cercetarea, în un comunicat de presă.

exoskeletons utilizați motoare electrice pentru a furniza putere suplimentară membrelor utilizatorului atunci când desfășurați activități solicitante. Majoritatea schemelor de control s-au concentrat pe asistarea unor activități bine definite, cum ar fi mersul pe jos sau urcatul scărilor.

O abordare comună, spun cercetătorii, este ca un algoritm de nivel înalt să prezică ce acțiune încearcă utilizatorul să întreprindă și apoi, atunci când acea activitate este detectată, să inițieze o schemă specială de control concepută pentru acest tip de mișcare.

Aceasta înseamnă că exoscheletul poate ajuta doar activități specifice și, chiar dacă dispozitivul acceptă mai multe, utilizatorii trebuie adesea să comute între ele apăsând un buton. În plus, înseamnă că dispozitivul trebuie ajustat cu atenție, astfel încât schema de control să se potrivească cu forma și dinamica unică a membrelor fiecărui utilizator.

Noua abordare concepută de echipa Georgia Tech și descrisă în a hârtie înăuntru Știința robotică, se concentrează în schimb pe ceea ce fac articulațiile și mușchii unui utilizator într-un anumit moment în timp și oferindu-i continuu sprijin puternic. Abordarea lor a fost testată într-un exoschelet de șold, despre care cercetătorii spun că este util într-o gamă largă de scenarii.

O rețea neuronală care rulează pe un cip GPU citește date de la mai mulți senzori de pe exoschelet care măsoară unghiul diferitelor articulații și direcția și viteza utilizatorului. Folosește aceste informații pentru a prezice mișcările pe care le face utilizatorul și apoi direcționează motoarele exoscheletului să aplice exact cantitatea potrivită de cuplu pentru a elimina o parte din sarcină de pe mușchii relevanți.

Echipa a antrenat rețeaua neuronală pe baza datelor de la 25 de participanți care mergeau într-o varietate de contexte în timp ce purtau exoscheletul. Acest lucru a ajutat algoritmul să obțină o înțelegere generală a modului în care datele senzorilor sunt legate de mișcările musculare, făcând posibilă adaptarea automată la noii utilizatori, fără a fi adaptate la idiosincraziile lor.

Studiul a arătat că sistemul rezultat ar putea reduce semnificativ cantitatea de energie consumată într-o varietate de activități. Deși reducerea consumului de energie a fost similară cu abordările anterioare, în mod esențial, nu a fost limitată la anumite acțiuni și ar putea oferi suport continuu indiferent de ceea ce făcea utilizatorul.

În timp ce cercetătorii spun că este prea devreme pentru a ști dacă abordarea se va traduce în alte tipuri de exoschelete, se pare că ideea generală este relativ adaptabilă. Acest lucru sugerează că exoscheletele ar putea deveni în curând un produs „de vânzare” care să ajute oamenii într-o gamă largă de activități solicitante.

Credit imagine: Candler Hobbs, Institutul de Tehnologie din Georgia

Timestamp-ul:

Mai mult de la Singularity Hub