Robotik und physische KI
Forscher entwickeln selbstgehende Roboter-Exoskelette
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Roboter-Forscher an der University of Waterloo arbeiten an einer der nächsten großen Entwicklungen im Bereich der Robotik: selbstgehende Roboter-Exoskelette. Die neue Technologie, die auch Prothesenbeine umfasst, kann durch die Verwendung von künstlicher Intelligenz (KI) selbstständig denken und sich bewegen.
Die neu entwickelten Systeme basieren auf einer Kombination von KI und Computer-Vision, um die Art und Weise, wie Menschen gehen, nachzuahmen, indem sie ihre Umgebung beobachten und Bewegungen anpassen.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics veröffentlicht. Es war Teil einer längeren Reihe von Forschungsarbeiten und trägt den Titel „Simulation von Stand-to-Sit-Biomechanik für Roboter-Exoskelette und Prothesen mit Energie-Regeneration“.
Brokoslaw Lashowski ist ein PhD-Kandidat im Bereich Systems Design Engineering. Sie leitet derzeit das Forschungsprojekt ExoNet an der Universität.
„Wir geben Roboter-Exoskeletten das Sehvermögen, damit sie sich selbstständig kontrollieren können“, sagte Laschowski.
Trotz der bereits existierenden Exoskelett-Beine, die von Motoren gesteuert werden, sind sie nicht ideal, da sie eine manuelle Steuerung durch Benutzer über Smartphone-Apps oder Joysticks erfordern.
“Das kann unbequem und kognitiv anspruchsvoll sein”, sagte Laschowski. “Jedes Mal, wenn Sie eine neue Bewegungsaktivität ausführen möchten, müssen Sie anhalten, Ihr Smartphone herausnehmen und den gewünschten Modus auswählen.”
KI und tragbare Kameras
Um dieses System zu verbessern und einige dieser Einschränkungen zu überwinden, hat das Forschungsteam Exoskelette an Benutzer angepasst und tragbare Kameras verwendet. Sie haben auch die KI-Computer-Software optimiert, damit der Video-Feed effizient und genau verarbeitet werden kann und Hindernisse wie Treppen, Türen und verschiedene andere Aspekte der Umgebung erkennt.
Das Forschungsteam wird nun Anweisungen an die Motoren senden, um die Roboter-Exoskelette noch beeindruckender zu machen. Sobald dies erreicht ist, werden sie in der Lage sein, Treppen zu steigen und verschiedene Hindernisse zu vermeiden. Darüber hinaus werden sie in der Lage sein, die Bewegung des Benutzers zu analysieren, sowie das bevorstehende Gelände, um entsprechende Aktionen auszuführen.
Laschowski wird von John McPhee, einem Ingenieur-Professor und dem Canada Research Chair in Biomechatronic System Dynamics, betreut.
“Unser Steueransatz würde nicht unbedingt menschliches Denken erfordern”, sagte Laschowski. “Ähnlich wie autonome Autos, die selbstständig fahren, entwerfen wir autonome Exoskelette und Prothesenbeine, die selbstständig gehen.”
Ein weiteres Ziel der Forscher ist es, die Energieeffizienz der Motoren für Roboter-Skelette durch die Verwendung von selbstaufladbaren Batterien durch menschliche Bewegung zu verbessern.
Exoskelette weiterentwickeln
Die neue Arbeit des Forschungsteams bringt die Entwicklung von Exoskeletten auf den nächsten Schritt. In den letzten Jahren gab es verschiedene Fortschritte in diesem Bereich. Zum Beispiel hatte Honda 2019 angekündigt, dass sie Exoskelette entwickeln, um die menschliche Kraft zu verstärken. Gleichzeitig wurden in Japan Exoskelette verwendet, um Menschen zu helfen, auch im Alter weiterzuarbeiten.
Selbstgehende Roboter-Skelette sind jedoch viel schwieriger zu erreichen, was diese neue Entwicklung so aufregend und wertvoll macht.
