Tutkijat kehittävät itse kulkevia robottirunkokehoksia

Waterloon yliopiston robottiikan tutkijat työskentelevät yhden seuraavan suuren kehitysaskeleen parissa robottiikan alalla: itse kulkevien robottirunkokehoksien. Uusi teknologia, johon sisältyy proteesijalat, voi ajatella ja liikkua omin avuin tekoälynn (AI) avulla.

Uudelleen kehitetyt järjestelmät perustuvat tekoälyn ja tietokoneen näön yhdistelmään, jotta ne voivat jäljitellä ihmisen kävelyä havainnoimalla ympäristöä ja säätämällä liikkeitä.

Tutkimus julkaistiin IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics -lehdessä. Se oli osa pitemmän tutkimussarjan, ja sen otsikko on ”Simulation of Stand-to-Sit Biomechanics for Robotic Exoskeletons and Prostheses with Energy Regeneration”.

Brokoslaw Lashowski on jatko-opiskelija systeemisuunnittelun alalla. Hän johtaa parhaillaan ExoNet-tutkimushanketta yliopistossa.

”Annammme robottirunkokehoksille näön, jotta ne voivat ohjata itseään”, sanoi Laschowski.

Vaikka exoskeleton-jalat ohjataan jo moottoreilla, ne eivät ole ihanteellisia, koska niiden käyttäminen edellyttää manuaalista ohjausta käyttäjien toimesta älypuhelinsovellusten tai säätimien avulla.

”Se voi olla epämukavaa ja kognitiivisesti vaativaa”, sanoi Laschowski. ”Jokaisen uuden liikuntatoiminnan suorittamiseen on pysähdyttävä, otettava älypuhelin esiin ja valittava haluttu tila.”

Teckoäly ja kannettavat kamerat

Järjestelmän parantamiseksi ja joitain näistä rajoituksista voittamiseksi tutkimusryhmä varusti exoskeletonit käyttäjille ja käytti kannettavia kameroita. He myös optimoivat tekoälyohjelmistoja, jotta videovirta voitiin prosessoida tehokkaasti ja tarkasti, tunnistaen esteitä kuten portaita, ovia ja muita ympäristön piirteitä.

Tutkimusryhmä aikoo nyt lähettää ohjeita moottoreille, jotta robottirunkokehokset voivat kehittyä entisestään. Kun tämä on saavutettu, ne voivat kiipeämään portaita ja välttää esteitä. Lisäksi ne voivat analyysin avulla määrittää käyttäjän nykyisen liikkeen ja tulevan maaston, jotta ne voivat tehdä asianmukaisia toimia.

Laschowskin ohjaaja on John McPhee, insinööriprofessori ja Kanadan tutkimuspuheenjohtaja biomekaanisten järjestelmien dynamiikassa.

”Ohjauslähestymistapaamme ei välttämättä edellytä inhimillistä ajattelua”, sanoi Laschowski. ”Samoin kuin itsestään ajavat autot, suunnittelemme itsestään käveleviä robottirunkokehoksia ja proteesejä.”

Tutkijoiden tavoitteena on myös parantaa robottirunkokehosten moottorien energiatehokkuutta käyttämällä itse latautuvia akkuja ihmisen liikkeen avulla.

Exoskeletonien kehittäminen

Tutkimusryhmän uusi työ vie exoskeletonien kehittämisen seuraavalle tasolle. Viime vuosina on ollut useita edistysaskelia alalla. Esimerkiksi Honda ilmoitti vuonna 2019 kehittävänsä exoskeletonia, joka lisää ihmisen voimaa. Samalla exoskeletonia käytetään Japanissa, jotta ihmiset voivat jatkaa työskentelyä ikääntymisen myötä.

Itse kulkevat robottirunkokehokset ovat kuitenkin paljon vaikeampia saavuttaa, mikä tekee tästä uudesta edistysaskeleesta niin jännittävän ja arvokkaan.