Yapay zeka destekli dış iskelet insan hareketini geliştiriyor, hareketliliğin yeniden sağlanmasına yardımcı oluyor – Eurasia Review

Bir araştırmacı ekibi, kullanıcıların yürürken, koşarken ve merdiven çıkarken enerji tasarrufu yapmasına yardımcı olabilecek robotik dış iskeletleri eğitmek için yapay zeka ve bilgisayar simülasyonlarından yararlanan yeni bir yöntem gösterdi. Yayınlanan bir çalışmada açıklanan doğaYeni yöntem, insanların dahil olduğu uzun deneylere dayanmadan harekete yardımcı olmak için hızlı bir şekilde dış iskelet kontrolörleri geliştiriyor.

Ayrıca yöntem, bu araştırmada açıklanan kalça dış iskeletinin ötesinde çok çeşitli yardımcı cihazlara da uygulanabilir.

New Jersey Teknoloji Enstitüsü Biyodinamik Laboratuvarı direktörü ve yardımcı doçent Qianlian Zhu, “Bu aynı zamanda diz veya ayak bileği dış iskeletleri veya diğer çok eklemli dış iskeletler için de geçerli olabilir” dedi. Ayrıca diz üstü veya diz altı protezlere de benzer şekilde uygulanarak milyonlarca sağlıklı ve hareket engelli bireye anında fayda sağlıyor.

Zhou şöyle açıklıyor: “Yaklaşımımız, giyilebilir robotik alanında büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor, çünkü dış iskelet kontrolörümüz özel olarak yapay zeka tabanlı simülasyonlar yoluyla geliştirildi.” “Ayrıca, bu denetleyici daha fazla insan testine ihtiyaç duymadan donanıma sorunsuz bir şekilde geçiş yapıyor ve bu da onu deneme gerektirmiyor.”

Bu umut verici atılım, yaşlılar veya felç geçirenler de dahil olmak üzere hareket etme güçlüğü çeken bireylere, kapsamlı testler için laboratuvar veya klinik ortamda olmalarını gerektirmeden yardımcı olmayı vaat ediyor. Sonuçta hareketliliğin yeniden kazanılmasının ve evde ya da toplumdaki günlük yaşam için erişilebilirliğin arttırılmasının yolunu açıyor.

Çalışmayla ilgili bir makalenin ilgili yazarı ve makine mühendisliği doçentlerinden biri olan Hao Su, “Bu çalışma, giyilebilir robotları doğrudan insanlara fayda sağlayacak şekilde kontrol etmek için fizik tabanlı ve veri odaklı pekiştirmeli öğrenmeyi kullanan yeni bir yöntem öneriyor ve gösteriyor” diyor. ve Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’nde Havacılık ve Uzay Mühendisliği.

Dış iskeletler, yaralanma rehabilitasyonundan engelli kişilere yönelik kalıcı yardıma kadar geniş bir kullanıcı yelpazesinde insan lokomotif performansını iyileştirme potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, uzun insan testleri ve gözetim yasaları, yaygın olarak benimsenmesini sınırlamıştır.

Araştırmacılar, yapay zeka yazılımının fiziksel teknolojiye entegre edildiği sistemler olan somutlaştırılmış yapay zeka sistemlerinde özerkliği geliştirmeye odaklandılar. Bu çalışma, robotik dış iskeletlerin sağlıklı insanlara çeşitli hareketlerde nasıl yardımcı olabileceğini öğretmeye odaklandı, alt ekstremite rehabilitasyonu için dış iskeletlerle ilgili önceki takviyeli öğrenmeye dayalı araştırmaları genişletiyor ve aynı zamanda Zhou, Su ve diğerleri arasında ortak bir çabadır.

Embry’de yardımcı doçent olan Xuzhen Luo, “Takviyeli öğrenimdeki önceki gelişmeler öncelikle simülasyon ve masa oyunlarına odaklanma eğilimindeydi ve yöntemimiz, giyilebilir robotlar için kontrolörlerin geliştirilmesinde kullanıma hazır çözümler için bir temel sağlıyor” diyor. Riddle Havacılık Üniversitesi ve kitabın ilk yazarı. İkisi de işe yarıyor. Lu daha önce Zhou ve Su’nun laboratuvarlarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışıyordu.

Tipik olarak, kullanıcıların yürümesine, koşmasına veya merdiven çıkmasına yardımcı olmak için teknolojinin ne kadar kuvvet gerektiğini ve bu kuvvetin ne zaman uygulanacağını bilmesi için kullanıcıların dış iskeleti “eğitmek” için saatler harcaması gerekir. Yeni yöntem, kullanıcıların dış iskeletleri hemen kullanmasına olanak tanır çünkü kapalı döngü simülasyonu, dış iskelet denetleyicisini ve kas-iskelet sistemi dinamiğinin, insan-robot etkileşiminin ve kas etkileşimlerinin fiziksel modellerini içerir, böylece verimli ve gerçekçi veriler üretir ve yinelemeli olarak daha iyi bir kontrol politikasını öğrenir. simülasyon.

Ünite, anında kullanıma hazır olacak şekilde önceden programlanmıştır ve araştırmacıların laboratuvarda genişletilmiş simülasyonlar yoluyla iyileştirmeler yapması durumunda donanımdaki kontrol cihazını güncellemek de mümkündür. Bu projenin gelecekteki beklentileri arasında kullanıcılara günlük yaşamın çeşitli faaliyetlerinde yardımcı olacak kişiselleştirilmiş ve özel olarak tasarlanmış kontrolörlerin geliştirilmesi yer alıyor.

Su, “Bu çalışma temelde bilim kurguyu gerçeğe dönüştürüyor ve insanların çeşitli görevleri yerine getirirken daha az enerji yakmasına olanak tanıyor” diyor.

Örneğin, insanlar üzerinde yapılan testlerde araştırmacılar, çalışma katılımcılarının robotik bir dış iskelet içinde yürürken, dış iskelet olmadan yürümeye kıyasla %24,3 daha az metabolik enerji kullandıklarını buldu. Katılımcılar dış iskelette koşarken %13,1, merdiven çıkarken ise %15,4 daha az enerji kullandılar.

Bu çalışma, sağlıklı insanlarla çalışan araştırmacılara odaklanırken, yeni yöntem, hareket bozukluğu olan insanlara yardımcı cihazlar kullanarak yardımcı olmayı amaçlıyor.

Su, “Çerçevemiz, hem sağlıklı hem de hareket engelli bireyler için çeşitli yardımcı robotların hızlı gelişimi ve yaygın şekilde benimsenmesi için genelleştirilebilir ve ölçeklenebilir bir strateji sunabilir” diyor.

“Yeni yöntemin yaşlı yetişkinler ve serebral palsi gibi nörolojik rahatsızlıkları olan kişiler tarafından kullanılan robotik dış iskeletlerdeki performansını test etmenin ilk aşamalarındayız. robotik protez cihazlar.”