Ky ekzoskelet i përshtatet çdokujt

Një ekzoskelet i ri robotik, i ngjashëm me çizmet, përdor sensorë të veshur për t’u përshtatur me çdo person që e vesh atë, duke shënuar një hap të rëndësishëm përpara për robotikën. Pajisja, e përshkruar në një studim të botuar sot, ndihmon në zgjidhjen e një prej sfidave të mëdha në zhvillimin e sistemeve që i ndihmojnë njerëzit të ecin: që të gjithë të ecin ndryshe.

“Ky ekzoskelet personalizon ndihmën ndërsa njerëzit ecin normalisht nëpër botën reale,” tha Steve Collins, profesor i asociuar i inxhinierisë mekanike dhe kreu i Laboratorit Biomekatronikë të Stanfordit.

Ekzoskeletet si koncept nuk janë të reja – studiuesit mendojnë se mund të ndihmojnë njerëzit me probleme të lëvizshmërisë ose të heqin një pjesë të tendosjes nga ecja për njerëzit në punë që kërkojnë lëvizje të vazhdueshme. Por deri më tani, pajisjet që punojnë në laborator nuk janë përkthyer aq mirë në cilësimet e botës reale. Ata janë shpesh të paepur dhe të vështirë për t’u përdorur, dhe procesi i personalizimit të tyre për çdo person të ri është i shtrenjtë dhe i vështirë.

Ekipi në Laboratorin e Biomekatronikës në Stanford u përpoq t’i trajtonte ato probleme. Së pari, pajisja është e pavarur. Ai lidhet në kyçin e këmbës së përdoruesit dhe në pjesën e poshtme të këmbës dhe kontrollohet nga një paketë baterie në bel, në mënyrë që njerëzit të jenë në gjendje të lëvizin lirshëm jashtë dhe nëpër mjedisin normal të përditshëm. Tani për tani, prototipi është një lëmsh ​​telash që ngjiten në një këpucë dhe poshtë gjurit. Pajisja shtyn muskujt e viçit në çdo hap, duke aplikuar forcë që i jep përdoruesit një nxitje.

Ekipi gjithashtu zhvilloi një metodë të re për të thjeshtuar procesin e përshtatjes së ekzoskeletit për çdo person. Normalisht, ekzoskeletet vendosen duke i bërë njerëzit të ecin në një rutine në një laborator, ndërsa gjëra të tilla si konsumi i tyre i oksigjenit dhe shpenzimet e energjisë monitorohen nga afër. Në këtë mënyrë, pajisja mund të ndryshohet derisa të fillojë të shkrepë në momentin e duhur për të ndihmuar në uljen e sasisë së energjisë së përdorur nga një person individual.

Qasja e re, e botuar të mërkurën në revistën Nature, mbështetet në të dhënat e mbledhura në një eksperiment të mëparshëm që gjurmonte njerëzit që ecnin me një ekzoskelet në laborator në qindra kushte të ndryshme. Ata i përdorën ato të dhëna për të ndërtuar një model që mund të kuptonte energjinë që njerëzit përdornin për të ecur bazuar në informacionin nga sensorë të lirë të ngulitur në ekzoskelet.

Ky model lejon ekzoskeletin të mësojë në kohë reale dhe në kushte të botës reale se si të ndihmojë dikë të ecë më mirë. Studimi testoi sistemin në 10 persona dhe zbuloi se ai ishte në gjendje të optimizonte lëvizjet në rreth një orë. Gjatë atij procesi, ata ecnin jashtë ndërsa dëgjonin kërkesa të ndryshme – si “ecni sikur po ecni për të kapur një autobus” – në mënyrë që pajisja të mund të përshtatej me shpejtësinë e ecjes së përdorur në situatat e përditshme.

Pasi u optimizua, ekzoskeleti i lejoi pjesëmarrësit të lëviznin më shpejt duke përdorur më pak energji sesa do të kishin veshur këpucët normale. Në testet e botës reale ku pjesëmarrësit dolën jashtë, ishte e barabartë me heqjen e një çantë shpine prej 20 kilogramësh, zbuloi studimi.

Ky studim testoi ekzoskeletin vetëm te të rriturit e shëndetshëm në mesin e të 20-ave, kështu që ka ende shumë për të bërë për të konfirmuar nëse mund të ndihmojë njerëzit që kanë nevojë për ndihmë shtesë, si të rriturit e moshuar që ecin ngadalë ose njerëzit që punojnë në punë të vështira fizike si p.sh. punëtorët e magazinës. Dhe pajisja është një prototip – ka ende një rrugë të gjatë për të bërë përpara se të jetë e disponueshme. Nuk është e qartë se sa mund të kushtojë një ekzoskelet si ky si produkt mjekësor ose konsumator. Megjithatë, të tregosh se një ekzoskelet mund të përmirësojë lëvizjen në një mjedis të botës reale është e para për robotikën, tha ekipi hulumtues.

“Unë besoj se gjatë dekadës së ardhshme ne do të shohim këto ide të personalizimit të ndihmës dhe ekzoskelete portative efektive që ndihmojnë shumë njerëz të kapërcejnë sfidat e lëvizshmërisë ose të ruajnë aftësinë e tyre për të jetuar jetë aktive, të pavarur dhe kuptimplotë,” tha autori i studimit dhe studiuesi i bioinxhinierisë, Patrick Slade. në një deklaratë.