로봇 외골격은 장애인이 이동성을 되찾고, 공장 작업자가 더 무거운 짐을 들어올리거나, 운동선수가 더 빨리 달리는 데 도움이 될 수 있습니다. 지금까지는 각 사용자에 대해 힘들게 보정해야 하기 때문에 주로 연구실에만 국한되어 있었지만 새로운 범용 컨트롤러가 곧 이를 바꿀 수 있습니다.

"외골격"이라는 단어는 다음과 같은 영화의 공상 과학 이미지를 연상시킬 수 있습니다. 외국인 과 화신, 기술이 현실 세계를 향해 나아가고 있습니다. 외골격은 부상을 예방하는 방법으로 테스트되었습니다. 자동차 공장, 군인들을 보자 무거운 팩을 더 오랫동안 들고 다니면서 파킨슨병 환자를 도와주세요 모바일 상태를 유지하세요.

그러나 사용자의 팔다리를 지원하기 위해 적용할 힘의 양을 제어하는 ​​소프트웨어는 일반적으로 각 개인에 맞게 신중하게 조정되어야 합니다. 또한 일반적으로 특별히 설계된 몇 가지 사전 결정된 움직임에만 도움이 됩니다.

Georgia Institute of Technology의 연구원들은 새로운 접근 방식을 사용합니다. 신경망 외골격의 움직임을 각 사용자의 특정 자세와 보행에 원활하게 적응시킵니다. 팀은 이것이 기술을 실험실에서 벗어나 일상 생활에서 사람들을 돕는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

연구를 이끈 Aaron Young은 "이것이 정말 멋진 점은 조정이나 경험적 조정 없이 각 사람의 내부 역학에 맞춰 조정된다는 것입니다. 이는 현장에서 수행되는 많은 작업과 큰 차이입니다."라고 말했습니다. 보도 자료.

외골격 격렬한 활동을 수행할 때 전기 모터를 사용하여 사용자의 팔다리에 추가 전력을 제공합니다. 대부분의 제어 체계는 걷기나 계단 오르기 등 잘 정의된 활동을 지원하는 데 중점을 두었습니다.

연구진에 따르면 일반적인 접근 방식은 높은 수준의 알고리즘을 통해 사용자가 어떤 조치를 취하려고 하는지 예측한 다음 해당 활동이 감지되면 해당 유형의 움직임에 맞게 설계된 특수 제어 체계를 시작하는 것입니다.

즉, 외골격은 특정 활동만 지원할 수 있으며 장치가 여러 가지 활동을 지원하더라도 사용자는 버튼을 눌러 해당 활동 간에 전환해야 하는 경우가 많습니다. 더욱이, 제어 체계가 각 사용자의 팔다리의 독특한 모양과 역동성과 일치하도록 장치를 주의 깊게 조정해야 함을 의미합니다.

Georgia Tech 팀이 설계하고 설명된 새로운 접근 방식 종이 과학 로봇대신 사용자의 관절과 근육이 특정 시점에 무엇을 하는지에 초점을 맞추고 지속적으로 강력한 지원을 제공합니다. 그들의 접근 방식은 고관절 외골격에서 테스트되었으며, 연구원들은 이것이 다양한 시나리오에서 유용하다고 말합니다.

GPU 칩에서 실행되는 신경망은 다양한 관절의 각도와 사용자의 방향 및 속도를 측정하는 외골격의 여러 센서에서 데이터를 읽습니다. 이 정보를 사용하여 사용자가 어떤 움직임을 하는지 예측한 다음 외골격의 모터에 적절한 양의 토크를 적용하여 관련 근육의 부하를 일부 완화하도록 지시합니다.

팀은 외골격을 착용한 채 다양한 상황에서 걷는 25명의 참가자로부터 얻은 데이터로 신경망을 훈련했습니다. 이는 알고리즘이 센서 데이터가 근육 움직임과 어떻게 관련되는지에 대한 일반적인 이해를 얻는 데 도움이 되었으며, 사용자의 특이성에 맞춰 조정하지 않고도 새로운 사용자에게 자동으로 적응할 수 있게 되었습니다.

이 연구는 결과 시스템이 다양한 활동에 소비되는 에너지 사용자의 양을 크게 줄일 수 있음을 보여주었습니다. 에너지 사용 감소는 이전 접근 방식과 유사했지만 결정적으로 특정 작업에 국한되지 않고 사용자가 무엇을 하든 지속적인 지원을 제공할 수 있었습니다.

연구자들은 이 접근법이 다른 종류의 외골격으로 전환될지 알기에는 너무 이르다고 말하지만, 가장 중요한 아이디어는 상대적으로 적응 가능한 것 같습니다. 이는 외골격이 곧 사람들의 다양한 힘든 활동을 돕는 "기성품" 제품이 될 수 있음을 시사합니다.

이미지 신용 : 캔들러 홉스(Georgia Institute of Technology)

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• 출처: https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/