นักวิจัยกำลังสร้างโครงกระดูกภายนอกที่ใครๆ ก็สามารถใช้ได้

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

นักวิจัยกำลังสร้างโครงกระดูกภายนอกที่ใครๆ ก็สามารถใช้ PlatoBlockchain Data Intelligence ได้ ค้นหาแนวตั้ง AI.

หุ่นยนต์โครงกระดูกภายนอกสามารถช่วยให้ผู้พิการสามารถเคลื่อนไหวได้อีกครั้ง พนักงานในโรงงานยกของที่หนักกว่า หรือนักกีฬาวิ่งเร็วขึ้น จนถึงตอนนี้ พวกเขาถูกจำกัดให้อยู่ในแล็บเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากจำเป็นต้องปรับเทียบอย่างระมัดระวังสำหรับผู้ใช้แต่ละราย แต่ตัวควบคุมสากลตัวใหม่อาจเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นได้ในไม่ช้า

ในขณะที่คำว่า “โครงกระดูกภายนอก” อาจชวนให้นึกถึงภาพไซไฟจากภาพยนตร์เช่น Alien และ รูปโพรไฟล์เทคโนโลยีกำลังก้าวเข้าสู่โลกแห่งความเป็นจริง โครงกระดูกภายนอกได้รับการทดสอบเพื่อป้องกันการบาดเจ็บ โรงงานรถยนต์, ปล่อยให้ทหาร ลากสัมภาระหนักๆ ได้นานขึ้นและสม่ำเสมอ ช่วยคนที่เป็นโรคพาร์กินสัน อยู่มือถือ

แต่ซอฟต์แวร์ที่ควบคุมปริมาณพลังงานที่จะใช้เพื่อรองรับแขนขาของผู้ใช้นั้น โดยทั่วไปแล้ว จะต้องได้รับการปรับแต่งอย่างระมัดระวังเพื่อให้เหมาะกับแต่ละบุคคล นอกจากนี้โดยปกติจะช่วยได้เฉพาะการเคลื่อนไหวที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้นซึ่งได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับ

แนวทางใหม่โดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียใช้ เครือข่ายประสาทเทียม เพื่อปรับการเคลื่อนไหวของโครงกระดูกภายนอกให้เข้ากับท่าทางและการเดินของผู้ใช้แต่ละคนได้อย่างราบรื่น ทีมงานกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถช่วยนำเทคโนโลยีออกจากห้องปฏิบัติการและเริ่มช่วยเหลือผู้คนในชีวิตประจำวันได้

“สิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับเรื่องนี้ก็คือมันปรับให้เข้ากับไดนามิกภายในของแต่ละคน โดยไม่ต้องปรับแต่งหรือปรับเปลี่ยนพฤติกรรมใดๆ ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากงานจำนวนมากในสาขานี้” Aaron Young ผู้นำการวิจัยกล่าวใน ข่าวประชาสัมพันธ์.

เปลือก ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อเพิ่มพลังให้กับแขนขาของผู้ใช้เมื่อทำกิจกรรมที่ต้องใช้กำลังมาก แผนการควบคุมส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การช่วยเหลือกิจกรรมที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน เช่น การเดินหรือการขึ้นบันได

นักวิจัยกล่าวว่าแนวทางทั่วไปคือการมีอัลกอริธึมระดับสูงทำนายว่าผู้ใช้พยายามทำอะไร จากนั้นเมื่อตรวจพบกิจกรรมนั้น ให้เริ่มแผนการควบคุมพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับการเคลื่อนไหวประเภทนั้น

ซึ่งหมายความว่าโครงกระดูกภายนอกสามารถช่วยได้เฉพาะกิจกรรมบางอย่างเท่านั้น และแม้ว่าอุปกรณ์จะรองรับกิจกรรมต่างๆ มากมาย ผู้ใช้ก็มักจะต้องสลับระหว่างกิจกรรมเหล่านั้นโดยการกดปุ่ม ยิ่งไปกว่านั้น ยังหมายความว่าอุปกรณ์จำเป็นต้องได้รับการปรับอย่างระมัดระวังเพื่อให้รูปแบบการควบคุมตรงกับรูปร่างและไดนามิกที่เป็นเอกลักษณ์ของแขนขาของผู้ใช้แต่ละคน

แนวทางใหม่ที่ออกแบบโดยทีมงาน Georgia Tech และอธิบายไว้ในก กระดาษเข้า วิทยาศาสตร์หุ่นยนต์แต่มุ่งเน้นไปที่สิ่งที่ข้อต่อและกล้ามเนื้อของผู้ใช้กำลังทำ ณ จุดใดจุดหนึ่งแทน และให้การสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง วิธีการของพวกเขาได้รับการทดสอบในโครงกระดูกภายนอกของสะโพก ซึ่งนักวิจัยกล่าวว่ามีประโยชน์ในสถานการณ์ที่หลากหลาย

โครงข่ายประสาทเทียมที่ทำงานบนชิป GPU อ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์หลายตัวบนโครงกระดูกภายนอกที่วัดมุมของข้อต่อต่างๆ รวมถึงทิศทางและความเร็วของผู้ใช้ โดยจะใช้ข้อมูลนี้เพื่อคาดการณ์การเคลื่อนไหวที่ผู้ใช้ทำ จากนั้นสั่งให้มอเตอร์ของโครงกระดูกภายนอกใช้แรงบิดในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อระบายภาระบางส่วนออกจากกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้อง

ทีมงานได้ฝึกโครงข่ายประสาทเทียมโดยใช้ข้อมูลจากผู้เข้าร่วม 25 คนที่กำลังเดินในบริบทต่างๆ ขณะสวมโครงกระดูกภายนอก สิ่งนี้ช่วยให้อัลกอริธึมมีความเข้าใจโดยทั่วไปว่าข้อมูลเซ็นเซอร์เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้ออย่างไร ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับผู้ใช้ใหม่ได้โดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องปรับให้เข้ากับลักษณะเฉพาะของพวกเขา

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าระบบผลลัพธ์สามารถลดปริมาณผู้ใช้พลังงานที่ใช้ในกิจกรรมต่างๆ ได้อย่างมาก แม้ว่าการลดการใช้พลังงานจะคล้ายกับแนวทางก่อนหน้านี้ แต่ที่สำคัญ มันไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการดำเนินการบางอย่าง และสามารถให้การสนับสนุนได้อย่างต่อเนื่องไม่ว่าผู้ใช้จะทำอะไรก็ตาม

แม้ว่านักวิจัยกล่าวว่ายังเร็วเกินไปที่จะทราบว่าแนวทางดังกล่าวจะเปลี่ยนไปเป็นโครงกระดูกภายนอกประเภทอื่นๆ หรือไม่ แต่ดูเหมือนว่าแนวคิดที่ครอบคลุมนั้นค่อนข้างจะปรับเปลี่ยนได้ นั่นแสดงให้เห็นว่าในไม่ช้าโครงกระดูกภายนอกอาจกลายเป็นผลิตภัณฑ์ "ที่มีจำหน่ายทั่วไป" ซึ่งช่วยเหลือผู้คนในกิจกรรมที่ต้องใช้กำลังมากหลากหลายประเภท

เครดิตภาพ: แคนด์เลอร์ ฮอบส์ สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย