Forscher entwickeln selbstlaufende Roboter-Exoskelette 

Robotikforscher der University of Waterloo arbeiten an einer der nächsten großen Entwicklungen auf dem Gebiet der Robotik: selbstlaufende Roboter-Exoskelette. Die neue Technologie, zu der auch Beinprothesen gehören, kann durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) selbstständig denken und sich bewegen.

Die neu entwickelten Systeme basieren auf einer Kombination aus KI und Computer Vision, um die Art und Weise, wie Menschen gehen, nachzuahmen, indem sie ihre Umgebung beobachten und Bewegungen anpassen.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift IEEE-Transaktionen zu medizinischer Robotik und Bionik. Es war Teil einer längeren Reihe von Forschungsarbeiten und trägt den Titel „Simulation der Stand-zu-Sitz-Biomechanik für Roboter-Exoskelette und -Prothesen mit Energieregeneration"

Brokoslaw Lashowski ist Doktorand im Bereich Systemdesign. Derzeit leitet sie das Forschungsprojekt ExoNet an der Universität.

„Wir geben Roboter-Exoskeletten Sehkraft, damit sie sich selbst kontrollieren können“, sagte Laschowski.

Obwohl es sich bereits um motorgesteuerte Exoskelettbeine handelt, sind sie angesichts der erforderlichen manuellen Steuerung durch Benutzer über Smartphone-Anwendungen oder Joysticks nicht ideal. 

„Das kann unbequem und kognitiv anspruchsvoll sein“, sagte Laschowski. „Jedes Mal, wenn man eine neue Bewegungsaktivität ausführen möchte, muss man anhalten, das Smartphone zücken und den gewünschten Modus auswählen.“

KI und tragbare Kameras

Um dieses System zu verbessern und einige dieser Einschränkungen zu überwinden, stattete das Forschungsteam die Benutzer mit Exoskeletten aus und nutzte tragbare Kameras. Außerdem optimierten sie die KI-Computersoftware, sodass der Video-Feed effizient und genau verarbeitet werden konnte und Hindernisse wie Treppen, Türen und verschiedene andere Aspekte der Umgebung erkannt wurden. 

Das Forschungsteam wird nun versuchen, Anweisungen an Motoren zu senden, damit die Roboter-Exoskelette noch beeindruckender werden. Sobald dies erreicht ist, können sie Treppen steigen und verschiedenen Hindernissen ausweichen. Darüber hinaus können sie die aktuelle Bewegung des Benutzers sowie das bevorstehende Gelände analysieren, um entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

Laschowski wird von John McPhee betreut, einem Ingenieurprofessor und Inhaber des Canada Research Chair in Biomechatronic System Dynamics.

„Unser Kontrollansatz würde nicht unbedingt menschliches Denken erfordern“, sagte Laschowski. „Ähnlich wie autonome Autos, die selbst fahren, entwerfen wir autonome Exoskelette und Beinprothesen, die selbstständig laufen.“

Ein weiteres Ziel der Forscher ist es, die Energieeffizienz von Motoren für Roboterskelette zu verbessern, indem sie durch menschliche Bewegung selbstaufgeladene Batterien nutzen. 

Fortschrittliche Exoskelette

Die neue Arbeit des Forschungsteams bringt die Entwicklung von Exoskeletten wirklich auf den nächsten Schritt. In den letzten Jahren gab es auf diesem Gebiet verschiedene Fortschritte. Zum Beispiel, Honda gab 2019 bekannt, dass sie Exoskelette entwickeln, um die menschliche Kraft zu steigern. Gleichzeitig, Exoskelette wurden in Japan eingesetzt, um Menschen im Alter dabei zu helfen, weiter zu arbeiten.

Allerdings sind selbstlaufende Roboterskelette weitaus schwieriger zu erreichen, was diesen neuen Fortschritt so spannend und wertvoll macht.