นักวิจัยพัฒนาแนวทางใหม่สำหรับการช่วยเหลือโดยอุปกรณ์เอ็กซอสูทแบบหุ่นยนต์

นักวิจัยที่โรงเรียนวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ฮาร์วาร์ด จอห์น เอ. พอลสัน ได้พัฒนาแนวทางใหม่สำหรับการช่วยเหลือโดยอุปกรณ์เอ็กซอสูทแบบหุ่นยนต์ ซึ่งช่วย克服ความท้าทายหลักในการออกแบบหุ่นยนต์ที่สามารถช่วยเหลือการเดินในสถานการณ์จริง

แพลตฟอร์มการช่วยเหลือแบบหุ่นยนต์ที่สามารถปรับแต่งได้ในปัจจุบันต้องการการปรับแต่งด้วยมือหรืออัตโนมัติเพื่อช่วยเหลือบุคคล ซึ่งอาจเป็นเรื่องที่ยากสำหรับผู้ป่วย

แนวทางใหม่นี้ขึ้นอยู่กับการปรับแต่งอุปกรณ์เอ็กซอสูทแบบหุ่นยนต์ให้เหมาะสมกับบุคคล และสามารถปรับให้เหมาะสมกับงานเดินในโลกแห่งความเป็นจริงที่หลากหลายได้ภายในไม่กี่วินาที ระบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพใช้การวัดพลังงานของกล้ามเนื้อโดยใช้คลื่นเสียง ซึ่งทำให้สามารถปรับแต่งให้เหมาะสมกับผู้ใช้และกิจกรรมได้

โรเบิร์ต ดี. โฮว์ เป็นศาสตราจารย์แห่งวิศวกรรมและเจมส์ ลอว์เรนซ์ และเป็นร่วมผู้เขียนของเอกสารวิจัยที่ตีพิมพ์ใน วิทยาศาสตร์หุ่นยนต์

“แนวทางของเราในการใช้กล้ามเนื้อทำให้สามารถสร้างโปรไฟล์การช่วยเหลือที่เหมาะสมกับบุคคลได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งให้ประโยชน์ที่แท้จริงต่อผู้เดิน” โฮว์กล่าว

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

ระบบชีวภาพที่มีอยู่เดิมเทียบกับแนวทางใหม่

ระบบชีวภาพที่มีอยู่เดิมมุ่งเน้นไปที่การเคลื่อนไหวของอวัยวะและผู้สวมใส่ แต่นักวิจัยมองข้ามสิ่งนี้

ริชาร์ด นัคคอลส์ เป็นนักวิจัยหลังปริญญาโทที่โรงเรียนวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ฮาร์วาร์ด และเป็นร่วมผู้เขียนเอกสารวิจัย

“เราใช้คลื่นเสียงเพื่อดูใต้ผิวหนังและวัดการทำงานของกล้ามเนื้อของผู้ใช้ระหว่างการเดิน” นัคคอลส์กล่าว “กล้ามเนื้อและเส้นเอ็นของเรามีการยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่าไม่มีการแมปโดยตรงระหว่างการเคลื่อนไหวของอวัยวะและกล้ามเนื้อที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนไหว”

ทีมวิจัยติดระบบคลื่นเสียงที่สามารถพกพาได้เข้ากับกล้ามเนื้อของผู้เข้าร่วมก่อนที่จะถ่ายภาพกล้ามเนื้อระหว่างการเดิน

คริธิกา สวามินาธาน เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา tạiโรงเรียนวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ฮาร์วาร์ด และเป็นร่วมผู้เขียนเอกสารวิจัย

“จากภาพที่บันทึกไว้ เราได้คำนวณแรงช่วยที่ต้องใช้ร่วมกับกล้ามเนื้อเพื่อชดเชยการทำงานเพิ่มเติมที่ต้องการระหว่างการเดิน” สวามินาธานกล่าว

การบันทึกโปรไฟล์กล้ามเนื้อ

ระบบต้องการเวลาเพียงไม่กี่วินาทีในการบันทึกโปรไฟล์กล้ามเนื้อ และสำหรับโปรไฟล์แต่ละรายการ นักวิจัยวัดพลังงานที่ใช้ระหว่างการเดินโดยมีและไม่มีอุปกรณ์เอ็กซอสูท

ทีมวิจัยพบว่าพลังงานที่ใช้ระหว่างการเดินในหลายความเร็วและความชันลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้การช่วยเหลือจากกล้ามเนื้อ

ซังจุน ลี เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา tạiโรงเรียนวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ฮาร์วาร์ด และเป็นร่วมผู้เขียนเอกสารวิจัย

“โดยการวัดกล้ามเนื้อโดยตรง เราสามารถทำงานร่วมกับผู้ใช้อุปกรณ์เอ็กซอสูทได้อย่างมีประสิทธิภาพ” ลีกล่าว “ด้วยแนวทางนี้ อุปกรณ์เอ็กซอสูทไม่ได้ครอบงำผู้สวมใส่ แต่ทำงานร่วมกันเพื่อช่วยเหลือ”

ในสถานการณ์จริง อุปกรณ์เอ็กซอสูทแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับให้เหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วและความชันของการเดินได้อย่างรวดเร็ว

“แนวทางนี้อาจช่วยสนับสนุนการนำหุ่นยนต์ที่สวมใส่ได้มาใช้ในสถานการณ์จริงที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว โดยการให้การช่วยเหลือที่สบายตัว ปรับแต่งได้ และปรับให้เหมาะสม” วอลช์กล่าว