يمكن للهياكل الخارجية الروبوتية أن تساعد الأشخاص ذوي الإعاقة على استعادة قدرتهم على الحركة، أو أن يساعد عمال المصانع على رفع أحمال أثقل، أو أن يساعد الرياضيون على الجري بشكل أسرع. حتى الآن، كانت مقتصرة إلى حد كبير على المختبر بسبب الحاجة إلى معايرتها بعناية لكل مستخدم، ولكن وحدة تحكم عالمية جديدة يمكن أن تغير ذلك قريبًا.
في حين أن كلمة "الهيكل الخارجي" قد تستحضر صور الخيال العلمي من أفلام مثل فضائى و الصورة الرمزيةالتكنولوجيا تتجه نحو العالم الحقيقي. تم اختبار الهياكل الخارجية كوسيلة للوقاية من الإصابات مصانع السيارات, دع الجنود قم بحمل العبوات الثقيلة لفترة أطول وحتى مساعدة الأشخاص المصابين بمرض باركنسون البقاء المحمول.
لكن البرنامج الذي يتحكم في مقدار القوة التي يمكن تطبيقها لدعم أطراف المستخدم عادة ما يجب تعديله بعناية ليناسب كل فرد. كما أنه عادةً ما يساعد فقط في عدد قليل من الحركات المحددة مسبقًا والتي تم تصميمها خصيصًا لها.
يستخدم نهج جديد من قبل الباحثين في معهد جورجيا للتكنولوجيا الشبكات العصبية لتكييف حركات الهيكل الخارجي بسلاسة مع الوضعية والمشية الخاصة لكل مستخدم. ويقول الفريق إن هذا يمكن أن يساعد في إخراج التكنولوجيا من المختبر والبدء في مساعدة الناس في الحياة اليومية.
وقال آرون يونج، الذي قاد البحث: "الأمر الرائع في هذا الأمر هو أنه يتكيف مع الديناميكيات الداخلية لكل شخص دون أي ضبط أو تعديلات إرشادية، وهو فرق كبير عن الكثير من العمل في هذا المجال". بيان صحفي.
الهياكل الخارجية استخدام المحركات الكهربائية لتوفير طاقة إضافية لأطراف المستخدم عند القيام بأنشطة شاقة. ركزت معظم خطط التحكم على مساعدة الأنشطة المحددة جيدًا، مثل المشي أو صعود السلالم.
ويقول الباحثون إن النهج الشائع هو أن تكون هناك خوارزمية عالية المستوى تتنبأ بالإجراء الذي يحاول المستخدم اتخاذه، وبعد ذلك، عندما يتم اكتشاف هذا النشاط، يبدأ مخطط تحكم خاص مصمم لهذا النوع من الحركة.
وهذا يعني أن الهيكل الخارجي يمكنه فقط مساعدة أنشطة محددة، وحتى إذا كان الجهاز يدعم العديد من الأنشطة المختلفة، فغالبًا ما يتعين على المستخدمين التبديل بينها عن طريق الضغط على زر. علاوة على ذلك، فهذا يعني أن الجهاز يحتاج إلى تعديل بعناية بحيث يتطابق نظام التحكم الخاص به مع الشكل والديناميكيات الفريدة لأطراف كل مستخدم.
النهج الجديد الذي صممه فريق Georgia Tech والموصوف في الورق في الروبوتات العلم، يركز بدلاً من ذلك على ما تفعله مفاصل المستخدم وعضلاته في أي وقت معين ويقدم الدعم القوي لها بشكل مستمر. تم اختبار نهجهم على الهيكل الخارجي للورك، والذي يقول الباحثون إنه مفيد في مجموعة واسعة من السيناريوهات.
تقوم شبكة عصبية تعمل على شريحة GPU بقراءة البيانات من عدة أجهزة استشعار موجودة على الهيكل الخارجي والتي تقيس زاوية المفاصل المختلفة واتجاه المستخدم وسرعته. ويستخدم هذه المعلومات للتنبؤ بالحركات التي يقوم بها المستخدم ثم يوجه محركات الهيكل الخارجي لتطبيق المقدار المناسب من عزم الدوران لتخفيف بعض الحمل عن العضلات ذات الصلة.
قام الفريق بتدريب الشبكة العصبية على بيانات من 25 مشاركًا يمشون في سياقات متنوعة أثناء ارتداء الهيكل الخارجي. وقد ساعد ذلك الخوارزمية على اكتساب فهم عام لكيفية ارتباط بيانات المستشعر بحركات العضلات، مما يجعل من الممكن التكيف تلقائيًا مع المستخدمين الجدد دون تكييفها مع خصوصياتهم.
وأظهرت الدراسة أن النظام الناتج يمكن أن يقلل بشكل كبير من كمية الطاقة التي ينفقها المستخدمون في مجموعة متنوعة من الأنشطة. في حين أن خفض استخدام الطاقة كان مشابهًا للنهج السابقة، إلا أنه لم يقتصر بشكل حاسم على إجراءات معينة ويمكن أن يوفر دعمًا مستمرًا بغض النظر عما كان يفعله المستخدم.
في حين يقول الباحثون أنه من السابق لأوانه معرفة ما إذا كان هذا النهج سيُترجم إلى أنواع أخرى من الهياكل الخارجية، يبدو أن الفكرة الشاملة قابلة للتكيف نسبيًا. ويشير ذلك إلى أن الهياكل الخارجية يمكن أن تصبح قريبًا منتجًا "جاهزًا للاستخدام" يساعد الأشخاص في مجموعة واسعة من الأنشطة المضنية.
الصورة الائتمان: كاندلر هوبز، معهد جورجيا للتكنولوجيا
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/
