Robotic Cane hjelper personer med nedsatt mobilitet

Et team av forskere ved Columbia Engineering ledet av Sunil Agrawal, professor i maskinteknikk og i rehabilitering og regenerativ medisin ved Columbia Engineering, har forvandlet en enkel stokk til en robotenhet med lett-touch assistanse. Den nye enheten, kalt CANINE, kan brukes til å hjelpe eldre og bevegelseshemmede. Teamet av forskere la til elektronikk og beregningsteknologi til den klassiske stokken. Studien er publisert i IEEE Robotics and Automation Letters. 

Teamet har vist hvordan en autonom robot kan "gå" med mennesket og gir lett berøringsstøtte. Det ligner på hvordan en person, når han prøver å oppnå balanse, berører en person ved siden av dem for å få støtte. 

Sunil Agrawal snakket om den nye teknologien som brukes for å hjelpe de med mobilitetsproblemer. Han er også medlem av Columbia Universitys Data Science Institute. 

"Ofte drar eldre nytte av lett håndtak for støtte," sa han. «Vi har utviklet en robotstokk festet til en mobil robot som automatisk sporer en gående person og beveger seg ved siden av. Forsøkspersonene går på en matte instrumentert med sensorer mens matten registrerer skrittlengde og gangrytme, i hovedsak rom- og tidsparametere for å gå, slik at vi kan analysere en persons gange og effekten av lett berøring på den.» 

Robotstokken, eller CANINE, er en type mobil assistent. Det er i stand til å hjelpe en persons propriosepsjon, som er selvbevissthet under ulike aktiviteter som å gå. Dette vil hjelpe individets stabilitet og balanse. 

Joel Stein, Simon Brauch-professor i fysikalsk medisin og rehabilitering og medforfatter av studien, snakket om den nye teknologien. Stein er også leder av Institutt for rehabilitering og regenerativ medisin ved Columbia University Irving Medical Center. 

"Dette er en ny tilnærming til å gi hjelp og tilbakemelding til enkeltpersoner når de navigerer i miljøet," sa Stein. "Denne strategien har potensielle anvendelser for en rekke tilstander, spesielt personer med gangforstyrrelser." 

Teamet testet den nye CANINE-enheten med 12 friske unge mennesker. De fikk virtual reality-briller som ble brukt til å skape et visuelt miljø, et miljø som ryster brukeren side-til-side og fremover-rygging. Dette fører til at de blir ubalanserte. 

Etter å ha blitt ristet rundt, gikk individene 10 runder på instrumentmatten. De var uten CANINE-enheten først, men de brukte den andre gang. Gangen deres ble testet med visuelle forstyrrelser, og teamet av forskere fant ut at den lette berøringsstøtten til CANINE-enheten hjalp individene med å begrense skrittene sine. Smalere skritt betydde en reduksjon i støttegrunnlaget. Dette resulterte i en mindre svingning av massesenteret og økt stabilitet når individene gikk. 

"Den neste fasen i vår forskning vil være å teste denne enheten på eldre individer og de med balanse- og gangsvikt for å studere hvordan robotstokken kan forbedre gangarten deres," sa Agrawal. "I tillegg vil vi gjennomføre nye eksperimenter med friske individer, der vi vil forstyrre hode-halsbevegelsene deres i tillegg til synet deres for å simulere vestibulære underskudd hos mennesker." 

Agrawal er også direktør for Robotics and Rehabilitation (ROAR) Laboratory. 

Bevegelseshemning er et problem for 4 % av personer i alderen 18 til 48 år, men det er et mye større problem for eldre individer. 35 % av personer mellom 75 og 80 år lider av bevegelseshemming. Dette fører til manglende selvstendighet samt lavere livskvalitet. 

Ettersom befolkningen fortsetter å eldes og det er flere eldre enn yngre, vil dette problemet øke. 

"Vi vil trenge andre veier for støtte for en aldrende befolkning." sa Agrawal. "Dette er en teknologi som har potensial til å fylle gapet i omsorgen ganske rimelig."