연구자들, 로봇 엑소스ーツ 보조를 위한 새로운 접근법 개발

하버드 존 A. 폴슨 공과대학 및 응용과학 학교의 연구자들은 로봇 엑소스ーツ 보조를 위한 새로운 접근법을 개발했습니다. 이는 실제 상황에서 보행을 지원하기 위해 착용 가능한 로봇을 설계하는 데 있어 주요 도전을 극복하는 데 도움이 됩니다.

현재 사용자 맞춤형 웨어러블 로봇 보조 플랫폼은 개인을 지원하기 위해 수동 또는 자동 튜닝을 많이 요구합니다. 이는 환자에게 어려울 수 있습니다.

새로운 접근법은 개인에게 맞춤형으로 캘리브레이션된 로봇 엑소스ーツ 보조를 사용하며, 다양한 실제 보행 작업에 몇 초 안에 적응할 수 있습니다. 생체启発 시스템은 근육 동역학의 초음파 측정을 사용하여 사용자에게 개인화되고 활동별로 작동할 수 있습니다.

Robert D. Howe는 Abbott 및 James Lawrence 공학 교수이자 논문의 공동 저자입니다. 이 논문은 Science Robotics에 발표되었습니다.

“근육 기반 접근법을 사용하면 개인화된 보조 프로필을 비교적 빠르게 생성할 수 있으며, 보행하는 사람에게 실제적인 이점을 제공할 수 있습니다.”라고 Howe는 말했습니다.

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이전 생체启発 시스템 vs. 새로운 접근법

이전의 생체启発 시스템은 四肢와 착용자의 동적 운동에 초점을 맞추었지만, 연구자들은 이것을 넘어섰습니다.

Richard Nuckols는 SEAS의 박사 후 연구원이며 논문의 공동 제1저자입니다.

“우리는 초음파를 사용하여 피부 아래를 살펴보고, 사용자의 근육이 여러 보행 작업 중에 무엇을 하는지 직접 측정했습니다.”라고 Nuckols는 말했습니다. “근육과 건은 순응성이 있기 때문에, 四肢의 운동과 근육의 운동 사이에 직접적인 매핑은 없습니다.”

연구 팀은 참가자의 종아리에 휴대용 초음파 시스템을 부착하고, 다양한 보행 작업을 수행하는 동안 근육을 이미징했습니다.

Krithika Swaminathan은 SEAS와 GSAS의 대학원생이며 연구의 공동 제1저자입니다.

“이미징된 이미지에서, 우리는 보행 주기의 推進 단계에서 추가적인 작업을 수행해야 하는 근육에 평행하게 적용할 보조력을 추정했습니다.”라고 Swaminathan은 말했습니다.

근육 프로필 캡처

시스템은 근육 프로필을 캡처하기 위해 몇 초의 보행만 필요로 하며, 각 프로필에 대해 연구자들은 엑소스ーツ를 착용하고 착용하지 않고 보행하는 동안 사용자가 소비하는 대사 에너지를 측정했습니다.

팀은 다양한 속도와 경사의 범위에서 보행하는 동안 대사 에너지가 근육 기반 보조로 크게 감소했다는 것을 발견했습니다. 또한 이전 연구와 비교하여 동일하거나 개선된 대사 에너지 이점을 달성하기 위해 필요한 보조력이 더 낮았다는 것도 발견했습니다.

Sangjun Lee는 SEAS와 GSAS의 대학원생이며 연구의 공동 제1저자입니다.

“근육을 직접 측정함으로써, 우리는 엑소스ーツ를 사용하는 사람과 더 직관적으로 협력할 수 있습니다.”라고 Lee는 말했습니다. “이 접근법을 사용하면, 엑소스ーツ는 착용자를 압도하지 않고, 협력적으로 작동합니다.”

실제 상황에서, 엑소스ーツ는 보행 속도와 경사에 대한 변경에 빠르게 적응하는 능력을 보여주었습니다. 팀은 이제 시스템을 실시간으로 조정하여 테스트할 계획입니다.

“이 접근법은 실제 상황에서 착용 가능한 로봇을 채택하는 것을 지원할 수 있으며, 편안하고 맞춤형 및 적응형 보조를 가능하게 할 수 있습니다.”라고 Walsh는 말했습니다.