Výzkumníci vyvíjejí samo-chodící robotické exoskelety

Výzkumníci v oblasti robotiky na University of Waterloo pracují na jednom z dalších velkých vývojů v oblasti robotiky: samo-chodících robotických exoskeletů. Nová technologie, která zahrnuje protetické nohy, může myslet a pohybovat se sama pomocí umělé inteligence (AI).

Nově vyvinuté systémy se spoléhají na kombinaci AI a počítačového vidění, aby napodobily způsob, jakým lidé chodí, pozorováním svého okolí a úpravou pohybů.

Výzkum byl zveřejněn v časopise IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. Byl součástí delší série výzkumných prací a je nazván „Simulation of Stand-to-Sit Biomechanics for Robotic Exoskeletons and Prostheses with Energy Regeneration“.

Brokoslaw Lashowski je kandidátem PhD v oboru systémového designu inženýrství. V současné době vede výzkumný projekt ExoNet na univerzitě.

„Dáváme robotickým exoskeletům vidění, aby se mohly ovládat samy,” řekl Laschowski.

Navzdory tomu, že již existují exoskeletové nohy ovládané motory, nejsou ideální kvůli požadované manuální kontrole uživatele prostřednictvím aplikací pro smartphone nebo joysticků.

“To může být nevhodné a kognitivně náročné,” řekl Laschowski. “Každý krát, když chcete provést novou lokomotorickou aktivitu, musíte zastavit, vyndat smartphone a vybrat požadovaný režim.”

AI a nositelné kamery

Abyste zlepšili tento systém a překonali některé z těchto omezení, výzkumný tým vybavil exoskelety uživateli a využil nositelné kamery. Také optimalizovali software AI počítače, aby mohl být video feed zpracován efektivně a přesně, rozpoznávající překážky, jako jsou schody, dveře a různé další aspekty prostředí.

Výzkumný tým se nyní bude snažit poslat instrukce motorům, aby ermögnil robotickým exoskeletům stát se ještě působivějšími. Jakmile se to podaří, budou moci lézt po schodech a vyhýbat se různým překážkám. Kromě toho budou moci analyzovat uživatelské aktuální pohyby a nadcházející terén, aby provedli vhodné akce.

Laschowski je supervidován Johnem McPheem, profesorem inženýrství a Canada Research Chair v Biomechatronic System Dynamics.

“Náš přístup k ovládání by nevyžadoval lidskou myšlenku,” řekl Laschowski. “Podobně jako autonomní auta, která sama jezdí, navrhujeme autonomní exoskelety a protetické nohy, které samy chodí.”

Jedním z dalších cílů výzkumníků je zlepšit energetickou efektivitu motorů pro robotické skelety pomocí samo-nabíjecích baterií prostřednictvím lidského pohybu.

Pokročilé exoskelety

Nová práce výzkumného týmu skutečně posouvá vývoj exoskeletů na další úroveň. V posledních letech došlo k různým pokrokům v této oblasti. Například Honda oznámila v roce 2019, že vyvíjí exoskelety pro posílení lidské síly. Současně exoskelety byly používány v Japonsku, aby lidé mohli pokračovat v práci, jak stárnou.

Nicméně samo-chodící robotické skelety jsou mnohem obtížnější na dosažení, což je to, co dělá tento nový pokrok tak vzrušující a cenný.