Robotachtige exoskeletten kunnen mensen met een handicap helpen hun mobiliteit terug te krijgen, fabrieksarbeiders zwaardere lasten te tillen of atleten sneller te laten rennen. Tot nu toe zijn ze grotendeels beperkt gebleven tot het laboratorium vanwege de noodzaak om ze voor elke gebruiker nauwgezet te kalibreren, maar een nieuwe universele controller zou daar snel verandering in kunnen brengen.

Hoewel het woord ‘exoskelet’ sciencefictionbeelden uit films als deze zou kunnen oproepen Vreemd en avatar, baant de technologie zich een weg naar de echte wereld. Exoskeletten zijn getest als een manier om blessures te voorkomen autofabrieken, laat soldaten langer en zelfs met zware rugzakken sjouwen mensen met Parkinson helpen blijf mobiel.

Maar de software die bepaalt hoeveel kracht er moet worden uitgeoefend ter ondersteuning van de ledematen van een gebruiker moet doorgaans zorgvuldig worden aangepast aan elk individu. Bovendien helpt het normaal gesproken alleen bij een paar vooraf bepaalde bewegingen waarvoor het speciaal is ontworpen.

Een nieuwe aanpak wordt door onderzoekers van het Georgia Institute of Technology gebruikt neurale netwerken om de bewegingen van een exoskelet naadloos aan te passen aan de specifieke houding en manier van lopen van elke gebruiker. Het team zegt dat dit kan helpen de technologie uit het laboratorium te krijgen en mensen in het dagelijks leven te helpen.

“Wat hier zo cool aan is, is dat het zich aanpast aan de interne dynamiek van elke persoon, zonder enige afstemming of heuristische aanpassingen, wat een enorm verschil is met veel werk in het veld,” zei Aaron Young, die het onderzoek leidde, in een persbericht.

exoskeletons gebruik elektrische motoren om extra kracht te leveren aan de ledematen van een gebruiker bij het uitvoeren van inspannende activiteiten. De meeste controleprogramma's zijn gericht op het ondersteunen van welbepaalde activiteiten, zoals lopen of traplopen.

Een gebruikelijke aanpak, zeggen de onderzoekers, is om een ​​algoritme op hoog niveau te laten voorspellen welke actie de gebruiker probeert te ondernemen en vervolgens, wanneer die activiteit wordt gedetecteerd, een speciaal controleschema te initiëren dat is ontworpen voor dat soort bewegingen.

Dit betekent dat het exoskelet alleen specifieke activiteiten kan ondersteunen, en zelfs als het apparaat verschillende activiteiten ondersteunt, moeten gebruikers vaak tussen deze activiteiten schakelen door op een knop te drukken. Bovendien betekent dit dat het apparaat zorgvuldig moet worden afgesteld, zodat het bedieningsschema overeenkomt met de unieke vorm en dynamiek van de ledematen van elke gebruiker.

De nieuwe aanpak ontworpen door het Georgia Tech-team en beschreven in a papier in Science Roboticsricht zich in plaats daarvan op wat de gewrichten en spieren van een gebruiker op een bepaald moment doen en biedt deze voortdurend krachtige ondersteuning. Hun aanpak werd getest in een heupexoskelet, wat volgens de onderzoekers bruikbaar is in een breed scala aan scenario's.

Een neuraal netwerk dat op een GPU-chip draait, leest gegevens van verschillende sensoren op het exoskelet die de hoek van verschillende gewrichten en de richting en snelheid van de gebruiker meten. Het gebruikt deze informatie om te voorspellen welke bewegingen de gebruiker maakt en stuurt vervolgens de motoren van het exoskelet aan om precies de juiste hoeveelheid koppel uit te oefenen om de relevante spieren een deel van de belasting te ontlasten.

Het team trainde het neurale netwerk op basis van gegevens van 25 deelnemers die in verschillende contexten liepen terwijl ze het exoskelet droegen. Hierdoor kreeg het algoritme een algemeen inzicht in hoe sensorgegevens verband houden met spierbewegingen, waardoor het mogelijk werd zich automatisch aan te passen aan nieuwe gebruikers zonder te worden afgestemd op hun eigenaardigheden.

Uit het onderzoek bleek dat het resulterende systeem het aantal energieverbruikers dat aan een verscheidenheid aan activiteiten besteedt, aanzienlijk zou kunnen verminderen. Hoewel de vermindering van het energieverbruik vergelijkbaar was met eerdere benaderingen, bleef deze, cruciaal, niet beperkt tot bepaalde acties en kon ze continue ondersteuning bieden, ongeacht wat de gebruiker aan het doen was.

Hoewel de onderzoekers zeggen dat het te vroeg is om te weten of de aanpak zich zal vertalen naar andere soorten exoskeletten, lijkt het overkoepelende idee relatief aanpasbaar. Dat suggereert dat exoskeletten binnenkort een kant-en-klaar product kunnen worden dat mensen helpt bij een breed scala aan inspannende activiteiten.

Krediet van het beeld: Candler Hobbs, Georgia Instituut voor Technologie

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/