Роботизированная трость помогает людям с нарушенной подвижностью

Команда исследователей в Колумбийской инженерной школе под руководством Сунила Агравала, профессора механической инженерии и реабилитационной и регенеративной медицины в Колумбийской инженерной школе, превратила обычную трость в роботизированное устройство с легкой тактильной поддержкой. Новое устройство, называемое CANINE, может быть использовано для помощи пожилым людям и людям с нарушенной подвижностью. Команда исследователей добавила электронику и вычислительную технологию к классической трости. Исследование было опубликовано в IEEE Robotics and Automation Letters.

Команда показала, как автономный робот может «ходить» с человеком и предоставлять легкую тактильную поддержку. Это похоже на то, как человек, когда пытается восстановить равновесие, касается человека рядом с ним для поддержки.

Сунил Агравал рассказал о новой технологии, используемой для помощи людям с проблемами подвижности. Он также является членом Института данных Колумбийского университета.

«Часто пожилые люди пользуются легкой поддержкой руки», – сказал он. «Мы разработали роботизированную трость, прикрепленную к мобильному роботу, который автоматически отслеживает идущего человека и движется рядом. Испытуемые ходят по мату, оснащенному датчиками, а мат записывает длину шага и ритм ходьбы, по сути, пространственные и временные параметры ходьбы, чтобы мы могли проанализировать походку человека и влияние легкого прикосновения на нее».

Роботизированная трость, или CANINE, представляет собой тип мобильного помощника. Она способна помочь человеку в его проприоцепции, которая является самосознанием во время различных действий, таких как ходьба. Это поможет стабильности и равновесию человека.

Джоэл Стейн, профессор физической медицины и реабилитации и соавтор исследования, рассказал о новой технологии. Стейн также является председателем кафедры реабилитации и регенеративной медицины в Колумбийском университете Ирвинг-медикаль-центре.

«Это новый подход к предоставлению помощи и обратной связи людям, когда они перемещаются в окружающей среде», – сказал Стейн. «Эта стратегия имеет потенциальные применения для различных состояний, особенно для людей с нарушениями походки».

Команда протестировала новое устройство CANINE с 12 здоровыми молодыми людьми. Им были даны очки виртуальной реальности, которые использовались для создания визуальной среды, среды, которая трясет пользователя из стороны в сторону и вперед-назад. Это вызывает у них потерю равновесия.

После того, как их потрясли, люди прошли 10 кругов по инструментальному мату. Сначала они были без устройства CANINE, но они использовали его во второй раз. Их ходьба была протестирована с визуальными нарушениями, и команда исследователей обнаружила, что легкая тактильная поддержка устройства CANINE помогла людям сузить шаги. Узкие шаги означали уменьшение основы поддержки. Это привело к меньшим колебаниям центра массы и увеличению стабильности, когда люди ходили.

«Следующая фаза нашего исследования будет включать тестирование этого устройства на пожилых людях и людях с нарушениями равновесия и походки, чтобы изучить, как роботизированная трость может улучшить их походку», – сказал Агравал. «Кроме того, мы проведем новые эксперименты со здоровыми людьми, где мы нарушим их движение головы и шеи, кроме зрения, чтобы模拟 вестибулярные дефициты у людей».

Агравал также является директором лаборатории Робототехники и реабилитации (ROAR).

Нарушение подвижности является проблемой для 4% людей в возрасте от 18 до 48 лет, но это гораздо большая проблема для пожилых людей. 35% людей в возрасте от 75 до 80 лет страдают от нарушения подвижности. Это вызывает потерю независимости, а также снижение качества жизни.

По мере того, как население продолжает стареть и увеличивается количество пожилых людей по сравнению с молодыми, эта проблема будет расти.

«Нам понадобятся другие пути поддержки для стареющего населения», – сказал Агравал. «Это одна технология, которая имеет потенциал заполнить пробел в уходе относительно недорого».