Naukowcy rozwijają samochodne robotyczne egzoszkielety

Naukowcy z Uniwersytetu w Waterloo pracują nad jednym z największych rozwojów w dziedzinie robotyki: samochodnymi robotycznymi egzoszkieletami. Nowa technologia, która obejmuje protezy nóg, może myśleć i poruszać się samodzielnie za pomocą sztucznej inteligencji (AI).

Nowo opracowane systemy opierają się na połączeniu AI i widzenia komputerowego, aby naśladować sposób, w jaki ludzie chodzą, obserwując ich otoczenie i dostosowując ruchy.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. Były one częścią dłuższej serii prac badawczych i noszą tytuł „Symulacja biomechaniki od stania do siedzenia dla robotycznych egzoszkieletów i protez z odzyskiem energii”.

Brokoslaw Lashowski jest kandydatem na stopień doktora w dziedzinie inżynierii systemów. Obecnie kieruje projektem badawczym ExoNet na uniwersytecie.

„Nadajemy robotycznym egzoszkieletom wzrok, aby mogły kontrolować się same”, powiedział Laschowski.

Pomimo że już istnieją nogi egzoszkieletowe sterowane silnikami, nie są one idealne ze względu na wymaganą ręczną kontrolę przez użytkowników za pomocą aplikacji na smartfony lub joysticków.

“To może być niewygodne i wymagać dużo uwagi”, powiedział Laschowski. “Każdy raz, gdy chcesz wykonać nową aktywność lokomocyjną, musisz się zatrzymać, wyciągnąć smartfona i wybrać pożądany tryb.”

AI i noszone kamery

Aby poprawić ten system i pokonać niektóre z tych ograniczeń, zespół badawczy wyposażył egzoszkielety w kamery noszone przez użytkowników i zoptymalizował oprogramowanie komputerowe AI, aby mogło ono efektywnie i dokładnie przetwarzać sygnał wideo, rozpoznając przeszkody, takie jak schody, drzwi i inne aspekty środowiska.

Zespół badawczy będzie teraz wysyłał instrukcje do silników, umożliwiając robotycznym egzoszkieletom stać się jeszcze bardziej imponującymi. Gdy to się uda, będą one mogły wchodzić po schodach i unikać różnych przeszkód. Ponadto będą mogły analizować ruch użytkownika oraz nadchodzący teren, aby podejmować odpowiednie działania.

Laschowski jest nadzorowany przez Johna McPhee, profesora inżynierii i kanadyjskiego przewodniczącego w dziedzinie biomechatroniki.

“Nasz podejście do kontroli nie wymagałoby myśli ludzkiej”, powiedział Laschowski. “Podobnie jak samochody autonomiczne, które same się poruszają, projektujemy autonomiczne egzoszkielety i protezy, które same się poruszają.”

Innym z celów badaczy jest poprawienie efektywności energetycznej silników dla robotycznych szkieletów poprzez zastosowanie samonakładających się baterii za pomocą ruchu ludzi.

Rozwój egzoszkieletów

Nowa praca zespołu badawczego naprawdę przenosi rozwój egzoszkieletów na następny poziom. W ciągu ostatnich kilku lat było wiele postępów w tej dziedzinie. Na przykład, Honda ogłosiła w 2019 roku, że rozwija egzoszkielety w celu zwiększenia siły ludzkiej. W tym samym czasie, egzoszkielety były używane w Japonii, aby pomóc ludziom kontynuować pracę wraz z wiekiem.

Jednak samochodne robotyczne szkielety są o wiele trudniejsze do osiągnięcia, co sprawia, że ten nowy postęp jest tak ekscytujący i cenny.