Peneliti Mengembangkan Pendekatan Baru untuk Bantuan Exosuit Robotik

Peneliti di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences telah mengembangkan pendekatan baru untuk bantuan exosuit robotik. Ini membantu mengatasi tantangan besar dalam merancang robotik yang dapat digunakan untuk membantu berjalan dalam kondisi dunia nyata.

Platform bantuan robotik yang dapat disesuaikan saat ini memerlukan banyak penyetelan manual atau otomatis untuk membantu individu, yang dapat sulit bagi pasien.

Pendekatan baru ini bergantung pada bantuan exosuit robotik yang dikalibrasi untuk individu, dan beradaptasi dengan berbagai tugas berjalan di dunia nyata dalam beberapa detik. Sistem bio-inspirasi ini menggunakan pengukuran ultrasonik dinamika otot, yang memungkinkan untuk dipersonalisasi dan spesifik untuk pengguna.

Robert D. Howe adalah Profesor Teknik Abbott dan James Lawrence dan co-penulis makalah, yang diterbitkan di Science Robotics.

“Pendekatan berbasis otot kami memungkinkan generasi profil bantuan yang dipersonalisasi relatif cepat yang memberikan manfaat nyata bagi orang yang berjalan,” kata Howe.

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

Sistem Bio-Inspirasi Sebelumnya vs. Pendekatan Baru

Sistem bio-inspirasi sebelumnya telah fokus pada gerakan dinamis anggota tubuh dan pengguna, tetapi peneliti melihat di luar ini.

Richard Nuckols adalah Asisten Penelitian Pascadoktoral di SEAS dan co-penulis pertama makalah.

“Kami menggunakan ultrasonik untuk melihat di bawah kulit dan langsung mengukur apa yang dilakukan otot pengguna selama beberapa tugas berjalan,” kata Nuckols. “Otot dan tendon kami memiliki kompliansi yang berarti tidak ada pemetaan langsung antara gerakan anggota tubuh dan otot dasar yang mendorong gerakan mereka.”

Tim peneliti menempelkan sistem ultrasonik portabel ke betis peserta sebelum mengambil gambar otot mereka saat melakukan berbagai tugas berjalan.

Krithika Swaminathan adalah mahasiswa pascasarjana di SEAS dan Sekolah Pascasarjana Seni dan Ilmu Pengetahuan (GSAS) dan co-penulis pertama studi.

“Dari gambar yang telah direkam sebelumnya, kami memperkirakan gaya bantuan yang diterapkan sejajar dengan otot betis untuk mengimbangi pekerjaan tambahan yang mereka perlukan untuk melakukan fase dorong siklus berjalan,” kata Swaminathan.

Mengabadikan Profil Otot

Sistem ini hanya memerlukan beberapa detik berjalan untuk mengabadikan profil otot, dan untuk setiap profil, peneliti mengukur seberapa banyak energi metabolik yang digunakan orang selama berjalan dengan dan tanpa exosuit.

Tim menemukan bahwa energi metabolik berjalan di berbagai kecepatan dan kemiringan berkurang secara signifikan dengan bantuan berbasis otot. Mereka juga menemukan bahwa gaya bantuan yang lebih rendah diperlukan untuk mencapai manfaat energi metabolik yang sama atau lebih baik dibandingkan dengan studi sebelumnya.

Sangjun Lee adalah mahasiswa pascasarjana di SEAS dan GSAS dan co-penulis pertama studi.

“Dengan mengukur otot secara langsung, kami dapat bekerja lebih intuitif dengan orang yang menggunakan exosuit,” kata Lee. “Dengan pendekatan ini, exosuit tidak menguasai pengguna, melainkan bekerja sama dengan mereka.”

Dalam situasi dunia nyata, exosuit telah menunjukkan kemampuan untuk beradaptasi cepat dengan perubahan kecepatan dan kemiringan berjalan. Tim sekarang akan menguji sistem dengan penyesuaian waktu nyata.

“Pendekatan ini dapat membantu mendukung adopsi robotik yang dapat dikenakan dalam situasi dinamis dunia nyata dengan memungkinkan bantuan yang nyaman, disesuaikan, dan adaptif,” kata Walsh.