Исследователи из Стэнфорда создали роботизированный экзоскелет, помогающий людям при ходьбе
Экзоскелет оказывает персональную помощь при ходьбе, позволяя людям ходить на 9% быстрее и использовать на 17% меньше энергии на пройденное расстояние. По словам команды, экономия энергии и увеличение скорости, которые обеспечивает экзоскелет, эквивалентны снятию 13-килограммового рюкзака.
Цель ученых состоит в том, чтобы облегчить передвижение людям с нарушениями опорно-двигательного аппарата, особенно пожилым людям. Команда Стэндфорда считает, что их технология будет готова к выходу на рынок в ближайшие несколько лет.
Используя двигатель, который работает с икроножными мышцами, роботизированный сапог дает владельцам дополнительный толчок при каждом шаге. Подталкивание персонализируется с помощью модели на основе машинного обучения, которая была обучена годами работы с эмуляторами или большими, стационарными и дорогими лабораторными установками, способными быстро проверить, как лучше всего помочь людям.
Студенты и добровольцы были подключены к эмуляторам экзоскелета, в то время как исследователи собирали данные о движении и расходе энергии. Эти данные помогли исследовательской группе понять, как связаны ходьба человека в экзоскелете и расходуемое им количество энергии. Команда получила более подробную информацию об относительных преимуществах различных видов помощи, предлагаемых эмулятором, и использовала эту информацию для информирования модели машинного обучения, которую реальный экзоскелет теперь использует для адаптации к каждому конкретному пользователю.
Патрик Слейд, который работал над управляемым данными экзоскелетом в качестве аспиранта и постдокторского научного сотрудника Wu Tsai Human Performance Alliance в Стэнфорде сказал: «Мы впервые видим, как экзоскелет обеспечивает экономию энергии для реальных пользователей».
Чтобы адаптироваться к уникальной походке человека, экзоскелет будет каждый раз обеспечивать несколько иную схему помощи. Он будет измерять результирующее движение, чтобы модель машинного обучения могла определить, как лучше помочь пользователю в следующий раз, когда он наденет экзоскелет для ходьбы. В общей сложности системе требуется около часа, чтобы настроить свою поддержку под нового пользователя.
Исследователи из Стэнфорда надеются, что устройство когда-нибудь поможет людям с нарушениями подвижности, например, пожилым людям или людям с мышечной слабостью, а также тем, кто занимается тяжелой работой, требующей много ходьбы. Команда также хочет спланировать варианты дизайна, направленные на улучшение баланса и уменьшение боли в суставах, и работать с коммерческими партнерами, чтобы превратить устройство в готовый конечный продукт.
