Дослідники створюють універсальні екзоскелети, які зможе використовувати кожен

Дослідники створюють універсальні екзоскелети, які зможе використовувати кожен

Мітка часу: 22 березня 2024 2:46
Дослідники створюють універсальні екзоскелети. Будь-хто може використовувати PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Роботизовані екзоскелети можуть допомогти людям з обмеженими можливостями відновити рухливість, фабричним робітникам піднімати більш важкі вантажі або спортсменам бігати швидше. Поки що вони здебільшого обмежувалися лабораторією через необхідність ретельного калібрування для кожного користувача, але новий універсальний контролер незабаром може це змінити.

Хоча слово «екзоскелет» може викликати науково-фантастичні образи з таких фільмів, як чужий та Аватара, технологія прокладає собі шлях до реального світу. Екзоскелети були випробувані як спосіб запобігання травмам автомобільні заводи, нехай солдати носити важкі рюкзаки довше та навіть допомогти людям з хворобою Паркінсона залишайтеся мобільними.

Але програмне забезпечення, яке контролює, яку потужність застосовувати для підтримки кінцівок користувача, як правило, потрібно ретельно налаштувати, щоб відповідати кожній людині. Крім того, зазвичай він допомагає лише з кількома заздалегідь визначеними рухами, для яких він спеціально розроблений.

Новий підхід дослідників з Технологічного інституту Джорджії використовує нейронні мережі щоб плавно адаптувати рухи екзоскелета до конкретної пози та ходи кожного користувача. Команда каже, що це може допомогти вивести технологію з лабораторії та почати допомагати людям у повсякденному житті.

«Що в цьому круто, так це те, що воно підлаштовується під внутрішню динаміку кожної людини без будь-яких налаштувань чи евристичних коригувань, що є величезною відмінністю від великої кількості роботи в цій галузі», — сказав Аарон Янг, який керував дослідженням, у прес-реліз.

Екзоскелетони використовуйте електродвигуни, щоб забезпечити додаткову потужність кінцівок користувача під час виконання напруженої діяльності. Більшість схем контролю зосереджено на допомозі у чітко визначених видах діяльності, таких як ходьба або підйом по сходах.

Загальний підхід, кажуть дослідники, полягає в тому, щоб високорівневий алгоритм передбачав, яку дію намагається виконати користувач, а потім, коли ця активність виявлена, ініціював спеціальну схему контролю, розроблену для такого типу руху.

Це означає, що екзоскелет може допомагати лише певним видам діяльності, і навіть якщо пристрій підтримує кілька різних, користувачам часто доводиться перемикатися між ними, натискаючи кнопку. Більше того, це означає, що пристрій потрібно ретельно налаштувати, щоб його схема керування відповідала унікальній формі та динаміці кінцівок кожного користувача.

Новий підхід, розроблений командою Georgia Tech і описаний у a папір в Наука робототехніканатомість зосереджується на тому, що роблять суглоби та м’язи користувача в будь-який конкретний момент часу, і забезпечує їм безперервну потужну підтримку. Їхній підхід був перевірений на екзоскелеті стегна, який, на думку дослідників, корисний у багатьох сценаріях.

Нейронна мережа, що працює на чіпі GPU, зчитує дані з кількох датчиків на екзоскелеті, які вимірюють кути різних суглобів, а також напрямок і швидкість користувача. Він використовує цю інформацію, щоб передбачити, які рухи робить користувач, а потім керує двигунами екзоскелета застосовувати потрібну кількість крутного моменту, щоб зняти частину навантаження з відповідних м’язів.

Команда навчила нейронну мережу на даних 25 учасників, які ходили в різних контекстах під час носіння екзоскелета. Це допомогло алгоритму отримати загальне розуміння того, як дані датчиків пов’язані з рухами м’язів, дозволяючи автоматично адаптуватися до нових користувачів, не пристосовуючись до їхніх особливостей.

Дослідження показало, що отримана в результаті система може значно зменшити кількість споживачів енергії, що витрачається на різні види діяльності. Хоча зменшення споживання енергії було подібним до попередніх підходів, головне те, що воно не обмежувалося окремими діями та могло забезпечити постійну підтримку незалежно від того, що робив користувач.

Хоча дослідники кажуть, що ще занадто рано знати, чи буде цей підхід застосовуватися до інших видів екзоскелетів, здається, що загальна ідея відносно адаптована. Це свідчить про те, що екзоскелети незабаром можуть стати «готовим» продуктом, який допоможе людям у різноманітних видах напруженої діяльності.

Зображення Фото: Кендлер Гоббс, Технологічний інститут Джорджії

Часова мітка:

Більше від Хаб сингулярності