Ερευνητές Ανάπτυξαν Νέα Προσέγγιση για Ρομποτική Εξοπλιστική Βοήθεια

Ερευνητές στο Τμήμα Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ έχουν αναπτύξει μια νέα προσέγγιση για ρομποτική εξοπλιστική βοήθεια. Βοηθά να υπερβεί một μεγάλο πρόβλημα στη σχεδίαση φορέσιμων ρομποτικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν το περπάτημα σε πραγματικές συνθήκες.

Οι σημερινές προσαρμόσιμες πλατφόρμες φορέσιμης ρομποτικής βοήθειας απαιτούν πολλή χειροκίνητη ή αυτόματη ρύθμιση για να βοηθήσουν τους ατόμους, που μπορεί να είναι δύσκολο για τους ασθενείς.

Η νέα προσέγγιση βασίζεται στη ρομποτική εξοπλιστική βοήθεια που είναι καλιμπραρισμένη σε ένα άτομο και προσαρμόζεται σε διάφορες διαφορετικές πραγματικές δραστηριότητες περπατήματος σε λίγα δευτερόλεπτα. Το βιο-εμπνευσμένο σύστημα χρησιμοποιεί μετρήσεις υπερήχων της δυναμικής των μυών, που του επιτρέπει να είναι προσωποποιημένο και ειδικό για τους χρήστες.

Ο Robert D. Howe είναι καθηγητής Μηχανικής και συν-συγγραφέας της εργασίας, που δημοσιεύθηκε στο Science Robotics.

“Η προσέγγισή μας βασισμένη στους μύες μας επιτρέπει τη σχετικά γρήγορη γεννήση προφίλ βοήθειας που προσφέρουν πραγματική ωφέλεια στον άνθρωπο που περπατά”, είπε ο Howe.

https://www.youtube.com/watch?v=4XFvoW3Z9l8&t=1s

Προηγούμενα Βιο-Εμπνευσμένα Συστήματα vs. Νέα Προσέγγιση

Τα προηγούμενα βιο-εμπνευσμένα συστήματα έχουν επικεντρωθεί στις δυναμικές κινήσεις των άκρων και των χρηστών, αλλά οι ερευνητές έψαξαν έξω από αυτό.

Ο Richard Nuckols είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο SEAS και συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας.

“Χρησιμοποιήσαμε υπέρηχους για να κοιτάξουμε κάτω από το δέρμα και να μετρήσουμε trực tiếp τι έκαναν οι μύες του χρήστη κατά τη διάρκεια διαφόρων δραστηριοτήτων περπατήματος”, είπε ο Nuckols. “Οι μύες και οι τένοντες μας έχουν συμμόρφωση, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει απαραίτητα μια άμεση αντιστοίχιση μεταξύ της κίνησης των άκρων και εκείνης των υποκείμενων μυών που οδηγούν την κίνησή τους.”

Η ερευνητική ομάδα attached ένα φορητό σύστημα υπερήχων στα γάμματα των συμμετεχόντων πριν από την απεικόνιση των μυών τους ενώ εκτελούσαν διάφορες δραστηριότητες περπατήματος.

Η Krithika Swaminathan είναι φοιτήτρια στο SEAS και στο Graduate School of Arts and Sciences (GSAS) και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

“Από αυτές τις προ-εγγεγραμμένες εικόνες, εκτίμησαμε τη βοηθητική δύναμη που θα εφαρμοστεί παράλληλα με τους μύες του γαμψού για να ανταποκριθεί στην πρόσθετη εργασία που χρειάζονται να εκτελέσουν κατά τη φάση της προώθησης του κύκλου περπατήματος”, είπε η Swaminathan.

Καταγραφή Προφίλ Μυών

Το σύστημα απαιτεί μόνο λίγα δευτερόλεπτα περπατήματος για να καταγράψει το προφίλ του μυός, και για κάθε ένα από αυτά τα προφίλ, οι ερευνητές μετρούσαν πόση μεταβολική ενέργεια χρησιμοποιούσε ο άνθρωπος κατά τη διάρκεια του περπατήματος με και χωρίς την εξοπλιστική βοήθεια.

Η ομάδα βρήκε ότι η μεταβολική ενέργεια του περπατήματος σε eine σειρά από ταχύτητες και κλίσεις μειώθηκε σημαντικά με τη βοήθεια των μυών. Βρήκαν επίσης ότι μια χαμηλότερη βοηθητική δύναμη απαιτείτο για να επιτευχθεί το ίδιο ή βελτιωμένο όφελος μεταβολικής ενέργειας σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες.

Ο Sangjun Lee είναι φοιτήτης στο SEAS και στο GSAS και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

“Μετρώντας τους μύες trực tiếp, μπορούμε να συνεργαστούμε πιο直观ικά με το άτομο που χρησιμοποιεί την εξοπλιστική βοήθεια”, είπε ο Lee. “Με αυτήν την προσέγγιση, η εξοπλιστική βοήθεια δεν υπερβαίνει τον χρήστη, αλλά συνεργάζεται μαζί του.”

Σε πραγματικές συνθήκες, η εξοπλιστική βοήθεια απέδειξε ότι μπορεί να προσαρμοστεί γρήγορα σε αλλαγές της ταχύτητας και της κλίσης του περπατήματος. Η ομάδα θα δοκιμάσει τώρα το σύστημα με πραγματικές ρυθμίσεις.

“Αυτή η προσέγγιση μπορεί να βοηθήσει στην υιοθέτηση φορέσιμων ρομποτικών σε πραγματικές, δυναμικές συνθήκες, επιτρέποντας μια άνετη, προσωποποιημένη και προσαρμοστική βοήθεια”, είπε ο Walsh.