Bộ xương ngoài robot có thể giúp người khuyết tật lấy lại khả năng vận động, công nhân nhà máy nâng vật nặng hơn hoặc vận động viên chạy nhanh hơn. Cho đến nay, chúng phần lớn bị giới hạn trong phòng thí nghiệm do cần phải hiệu chỉnh chúng một cách tỉ mỉ cho từng người dùng, nhưng một bộ điều khiển phổ quát mới có thể sớm thay đổi điều đó.

Trong khi từ “bộ xương ngoài” có thể gợi lên những hình ảnh khoa học viễn tưởng từ những bộ phim như Người nước ngoài và hình đại diện, công nghệ đang dần tiến tới thế giới thực. Bộ xương ngoài đã được thử nghiệm như một cách để ngăn ngừa thương tích ở nhà máy ô tô, để lính mang theo những túi nặng lâu hơn, và thậm chí giúp đỡ những người mắc bệnh Parkinson luôn di động.

Tuy nhiên, phần mềm kiểm soát lượng điện năng sử dụng để hỗ trợ tay chân của người dùng thường phải được điều chỉnh cẩn thận để phù hợp với từng cá nhân. Ngoài ra, nó thường chỉ giúp thực hiện một số chuyển động được xác định trước mà nó được thiết kế đặc biệt.

Một cách tiếp cận mới của các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia sử dụng mạng thần kinh để điều chỉnh liền mạch các chuyển động của bộ xương ngoài cho phù hợp với tư thế và dáng đi cụ thể của từng người dùng. Nhóm nghiên cứu cho biết điều này có thể giúp đưa công nghệ ra khỏi phòng thí nghiệm và bắt đầu hỗ trợ mọi người trong cuộc sống hàng ngày.

Aaron Young, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Điều thú vị ở đây là nó điều chỉnh theo động lực bên trong của mỗi người mà không cần điều chỉnh hay điều chỉnh theo kinh nghiệm, đây là một sự khác biệt rất lớn so với rất nhiều công việc trong lĩnh vực này”. một thông cáo báo chí.

Exoskeletons sử dụng động cơ điện để cung cấp thêm năng lượng cho tay chân người dùng khi thực hiện các hoạt động gắng sức. Hầu hết các kế hoạch kiểm soát đều tập trung vào việc hỗ trợ các hoạt động được xác định rõ ràng, chẳng hạn như đi bộ hoặc leo cầu thang.

Các nhà nghiên cứu cho biết, một cách tiếp cận phổ biến là có một thuật toán cấp cao dự đoán hành động nào người dùng đang cố gắng thực hiện và sau đó, khi hoạt động đó được phát hiện, hãy bắt đầu một sơ đồ điều khiển đặc biệt được thiết kế cho loại chuyển động đó.

Điều này có nghĩa là bộ xương ngoài chỉ có thể hỗ trợ các hoạt động cụ thể và ngay cả khi thiết bị hỗ trợ nhiều hoạt động khác nhau, người dùng thường phải chuyển đổi giữa chúng bằng cách nhấn nút. Hơn nữa, điều đó có nghĩa là thiết bị cần phải được điều chỉnh cẩn thận để sơ đồ điều khiển của nó phù hợp với hình dạng và động lực riêng biệt của tay chân của mỗi người dùng.

Phương pháp tiếp cận mới được thiết kế bởi nhóm Georgia Tech và được mô tả trong giấy trong Khoa học Robot, thay vào đó, tập trung vào hoạt động của các khớp và cơ của người dùng tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào và liên tục cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho chúng. Cách tiếp cận của họ đã được thử nghiệm trên một bộ xương ngoài hông, mà các nhà nghiên cứu cho rằng rất hữu ích trong nhiều tình huống.

Mạng lưới thần kinh chạy trên chip GPU đọc dữ liệu từ một số cảm biến trên bộ xương ngoài để đo góc của các khớp khác nhau cũng như hướng và tốc độ của người dùng. Nó sử dụng thông tin này để dự đoán những chuyển động mà người dùng đang thực hiện và sau đó chỉ đạo các động cơ của bộ xương ngoài tạo ra lượng mô-men xoắn vừa phải để giảm bớt một phần tải trọng cho các cơ liên quan.

Nhóm đã huấn luyện mạng lưới thần kinh dựa trên dữ liệu từ 25 người tham gia đi bộ trong nhiều bối cảnh khác nhau trong khi đeo bộ xương ngoài. Điều này giúp thuật toán có được sự hiểu biết chung về cách dữ liệu cảm biến liên quan đến chuyển động của cơ, giúp thuật toán có thể tự động thích ứng với người dùng mới mà không cần điều chỉnh theo đặc điểm riêng của họ.

Nghiên cứu cho thấy hệ thống thu được có thể giảm đáng kể lượng năng lượng người sử dụng tiêu tốn trong nhiều hoạt động khác nhau. Mặc dù việc giảm mức sử dụng năng lượng tương tự như các phương pháp trước đây, nhưng điều quan trọng là nó không bị hạn chế ở các hành động cụ thể và có thể cung cấp hỗ trợ liên tục cho dù người dùng đang làm gì.

Mặc dù các nhà nghiên cứu cho biết còn quá sớm để biết liệu phương pháp này có áp dụng được cho các loại bộ xương ngoài khác hay không, nhưng có vẻ như ý tưởng tổng quát này tương đối dễ thích ứng. Điều đó cho thấy khung xương ngoài có thể sớm trở thành một sản phẩm “có sẵn” hỗ trợ con người trong nhiều hoạt động vất vả.

Ảnh: Candler Hobbs, Viện Công nghệ Georgia

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/