Các nhà nghiên cứu đang phát triển robot exoskeleton tự đi

Các nhà nghiên cứu robot tại Đại học Waterloo đang làm việc trên một trong những phát triển lớn tiếp theo trong lĩnh vực robot: robot exoskeleton tự đi. Công nghệ mới, bao gồm chân giả, có thể suy nghĩ và di chuyển tự động thông qua sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI).

Các hệ thống mới được phát triển dựa trên sự kết hợp của AI và tầm nhìn máy tính để mô phỏng cách con người đi bằng cách quan sát môi trường xung quanh và điều chỉnh chuyển động.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. Đó là một phần của một loạt các bài nghiên cứu dài hơn, và nó được đặt tên là “Mô phỏng sinh học từ đứng đến ngồi cho robot exoskeleton và chân giả với tái tạo năng lượng.”

Brokoslaw Lashowski là ứng viên tiến sĩ về thiết kế hệ thống. Cô hiện đang dẫn đầu dự án nghiên cứu ExoNet tại trường đại học.

“Chúng tôi đang cho robot exoskeleton tầm nhìn để chúng có thể tự kiểm soát,” nói Laschowski.

Mặc dù đã có chân exoskeleton được điều khiển bằng động cơ, nhưng chúng không lý tưởng vì cần phải điều khiển thủ công bởi người dùng thông qua ứng dụng điện thoại thông minh hoặc cần điều khiển.

“Điều đó có thể gây bất tiện và đòi hỏi nhiều về mặt nhận thức,” nói Laschowski. “Mỗi lần bạn muốn thực hiện một hoạt động vận động mới, bạn phải dừng lại, lấy điện thoại thông minh ra và chọn chế độ mong muốn.”

Trí tuệ nhân tạo và máy ảnh đeo

Để cải thiện hệ thống này và vượt qua một số hạn chế, nhóm nghiên cứu đã trang bị exoskeleton cho người dùng và sử dụng máy ảnh đeo. Họ cũng tối ưu hóa phần mềm máy tính AI để luồng video có thể được xử lý hiệu quả và chính xác, nhận ra các chướng ngại vật như cầu thang, cửa, và các khía cạnh khác của môi trường.

Nhóm nghiên cứu sẽ gửi hướng dẫn đến động cơ, cho phép robot exoskeleton trở nên ấn tượng hơn. Khi điều này được thực hiện, chúng sẽ có thể leo cầu thang và tránh các chướng ngại vật. Ngoài ra, chúng sẽ có thể phân tích chuyển động hiện tại của người dùng, cùng với địa hình sắp tới, để thực hiện các hành động phù hợp.

Laschowski được giám sát bởi John McPhee, giáo sư kỹ thuật và Chủ tịch nghiên cứu Canada về Hệ thống động lực học sinh học.

“Cách tiếp cận kiểm soát của chúng tôi không nhất thiết phải cần suy nghĩ của con người,” nói Laschowski. “Tương tự như xe tự lái tự động, chúng tôi đang thiết kế exoskeleton và chân giả tự động có thể đi một mình.”

Một mục tiêu khác của các nhà nghiên cứu là cải thiện hiệu quả năng lượng của động cơ cho robot exoskeleton bằng cách sử dụng pin tự sạc thông qua chuyển động của con người.

Phát triển exoskeleton

Công việc mới từ nhóm nghiên cứu thực sự đưa sự phát triển của exoskeleton đến bước tiếp theo. Trong những năm gần đây, đã có nhiều tiến bộ trong lĩnh vực này. Ví dụ, Honda đã công bố vào năm 2019 rằng họ đang phát triển exoskeleton để tăng cường sức mạnh của con người. Đồng thời, exoskeleton đang được sử dụng ở Nhật Bản để giúp người dân tiếp tục làm việc khi họ già đi.

Tuy nhiên, robot exoskeleton tự đi là một thách thức khó khăn hơn nhiều, điều này làm cho sự tiến bộ mới này trở nên thú vị và có giá trị.