Raziskovalci izdelujejo univerzalne eksoskelete, ki jih lahko uporablja vsak

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Researchers Are Building Universal Exoskeletons Anyone Can Use PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Robotski eksoskeleti bi lahko invalidom pomagali ponovno pridobiti mobilnost, tovarniškim delavcem pri dvigovanju težjih bremen ali športnikom pri hitrejšem teku. Doslej so bili večinoma omejeni na laboratorij zaradi potrebe po skrbnem umerjanju za vsakega uporabnika, a nov univerzalni krmilnik bi lahko to kmalu spremenil.

Medtem ko lahko beseda "eksoskelet" prikliče znanstvenofantastične slike iz filmov, kot je Alien in avatar, se tehnologija prebija proti resničnemu svetu. Eksoskeleti so bili testirani kot način za preprečevanje poškodb pri tovarne avtomobilov, naj vojaki dlje in enakomerno prenašati težke pakete pomoč ljudem s Parkinsonovo boleznijo ostanite mobilni.

Toda programsko opremo, ki nadzoruje, koliko moči uporabiti za podporo uporabnikovih udov, je treba običajno skrbno prilagoditi, da ustreza vsakemu posamezniku. Prav tako običajno pomaga le z nekaj vnaprej določenimi gibi, za katere je posebej zasnovan.

Nov pristop raziskovalcev na Georgia Institute of Technology uporablja nevronske mreže za brezhibno prilagajanje gibov eksoskeleta posamezni drži in hoji vsakega uporabnika. Ekipa pravi, da bi to lahko pomagalo odstraniti tehnologijo iz laboratorija in začeti pomagati ljudem v vsakdanjem življenju.

"Kar je tako kul pri tem je, da se prilagaja notranji dinamiki vsakega posameznika brez kakršnega koli prilagajanja ali hevrističnih prilagoditev, kar je velika razlika od veliko dela na terenu," je dejal Aaron Young, ki je vodil raziskavo. Sporočilo za javnost.

Exoskeletons uporabite električne motorje za dodatno moč uporabnikovih udov pri izvajanju napornih dejavnosti. Večina nadzornih shem se osredotoča na pomoč pri natančno določenih dejavnostih, kot je hoja ali plezanje po stopnicah.

Običajni pristop, pravijo raziskovalci, je, da algoritem na visoki ravni predvidi, kakšno dejanje uporabnik poskuša izvesti, in nato, ko je ta aktivnost zaznana, sproži posebno nadzorno shemo, zasnovano za to vrsto gibanja.

To pomeni, da eksoskelet lahko pomaga le pri določenih dejavnostih, in tudi če naprava podpira več različnih, morajo uporabniki med njimi pogosto preklapljati s pritiskom na gumb. Še več, to pomeni, da je treba napravo skrbno prilagoditi, tako da se njena krmilna shema ujema z edinstveno obliko in dinamiko udov vsakega uporabnika.

Nov pristop, ki ga je oblikovala ekipa Georgia Tech in je opisan v a papir v Znanstvena robotika, namesto tega se osredotoča na to, kaj uporabnikovi sklepi in mišice počnejo v katerem koli določenem trenutku, in jim nenehno zagotavlja močno podporo. Njihov pristop je bil preizkušen v eksoskeletu kolka, za katerega raziskovalci pravijo, da je uporaben v številnih scenarijih.

Nevronska mreža, ki deluje na čipu GPU, bere podatke iz več senzorjev na eksoskeletu, ki merijo kot različnih sklepov ter smer in hitrost uporabnika. Te informacije uporablja za napovedovanje gibov, ki jih izvaja uporabnik, nato pa usmerja motorje eksoskeleta, da uporabijo ravno pravo količino navora, da razbremenijo del obremenitve ustreznih mišic.

Ekipa je trenirala nevronsko mrežo na podlagi podatkov 25 udeležencev, ki so hodili v različnih kontekstih, medtem ko so nosili eksoskelet. To je algoritmu pomagalo pridobiti splošno razumevanje o tem, kako so podatki senzorja povezani z gibi mišic, kar je omogočilo samodejno prilagajanje novim uporabnikom, ne da bi bil prilagojen njihovim posebnostim.

Študija je pokazala, da bi sistem, ki iz tega izhaja, lahko znatno zmanjšal količino porabljene energije pri različnih dejavnostih. Medtem ko je bilo zmanjšanje porabe energije podobno prejšnjim pristopom, ni bilo omejeno na določena dejanja in je lahko zagotovilo stalno podporo ne glede na to, kaj je uporabnik počel.

Medtem ko raziskovalci pravijo, da je še prezgodaj, da bi vedeli, ali se bo pristop prenesel na druge vrste eksoskeletov, se zdi, da je glavna ideja razmeroma prilagodljiva. To nakazuje, da bi lahko eksoskeleti kmalu postali "standardni" izdelek, ki bi ljudem pomagal pri najrazličnejših napornih dejavnostih.

Kreditno slike: Candler Hobbs, Georgia Institute of Technology