هل يمكن للهيكل العظمي الروبوتي المبني بالذكاء الاصطناعي أن يمنع إصابات الجهاز العضلي الهيكلي؟

تقدمات الذكاء الاصطناعي تستمر في إحداث تأثير كبير على صناعة الروبوتات في مجال الرعاية الصحية. حققت هذه القطاعات تقدمًا كبيرًا خلال العقد الماضي وتبدو الآن وكأنها تتقاطع بشكل متكامل. إليك كيف يساعد الذكاء الاصطناعي على جعل الاستخدام اليومي للهيكل العظمي الروبوتي حقيقة ولماذا هو مهم لك.

لماذا لا نستخدم الهياكل العظمية الروبوتية بالفعل؟

فكرة الهياكل العظمية الروبوتية موجودة منذ فترة طويلة وقد وصلت إلى حد يدعم مفهوم الخصائص والملحقات الشبيهة بالبشر. ومع ذلك، من غير المحتمل أن ترى هيكلًا عظاميًا روبوتيًا عند ذهابك إلى متجر البقالة أو إلى الميكانيكي المحلي. في الوقت الحالي، لا يزال هذا التقنية منظمة في مرافق البحث.

السبب الرئيسي لصعوبة جعل الهياكل العظمية حلاً عمليًا في القوى العاملة أو في مجالات أخرى ليس قيود الأجهزة بل البرمجيات. من السهل صنع محرك يعمل كالمفصل. لكن من الأصعب بكثير صنع حاسوب يمكنه الرؤية كالعين أو الإحساس كاليد.

إحدى المشكلات الرئيسية مع الهياكل العظمية حتى الآن هي أنها تتطلب معايرة واسعة النطاق ويجب تخصيصها لكل شخص، والسيناريو، والبيئة، والمهام المطلوبة. هذا المتطلب البرمجي المكثف يعني أن معظم الهياكل العظمية تظل محدودة في قدراتها.

صنع هياكل عظمية أكثر تنوعًا

أدرك مطورو الهياكل العظمية هذه القيود مبكرًا واستخدموا البرمجيات كوسيلة لمحاولة تخفيف المشكلة. يستخدم أكثر الهيكل العظمي تقدمًا الذكاء الاصطناعي للنظر إلى سيناريو وتحديد البرنامج الذي يشبهه أكثر في مكتبته. هذا النمط من الهياكل العظمية المدعومة بالذكاء الاصطناعي كان أكثر نجاحًا لكنه لا يزال يتطلب قدرة حوسبة أكبر مما هو متاح حاليًا بطريقة محمولة وميسورة التكلفة.

نهج جديد

قامت فريق من المهندسين الميكانيكيين في جورجيا تك تحت قيادة آرون يونغ بتقديم حل ذكي لهذه المشكلة، حيث يركز التحكم على حركات الشخص بدلاً من البيئة ويخلق معيار تحكم عالمي. أدت هذه الاستراتيجية إلى تقديم أول نهج عالمي للتحكم في الهياكل العظمية الروبوتية.
توج عملهم بتقديم نظام تشغيل محسّن للهيكل العظمي لا يتطلب تدريبًا أو معايرة أو تعديلات للاستخدام. بشكل مثير للإعجاب، يمكن لهذا النظام إجراء تعديلات استدلالية تلقائية بناءً على ما إذا كان الشخص يمشي أو يقف أو يصعد السلالم أو يرتفع على المنحدرات.

الفرق البشري

يحتوي هذا الجهاز على العديد من الابتكارات التقنية، لكن ربما يكون الجانب الأكثر إثارة هو أن الباحثين يركزون على أفعال الإنسان بدلاً من البيئة. يبدو هذا منطقيًا بعد التفكير، لكن استخدام الفسيولوجيا الأساسية للناس لفهم البيئة لم يكن ممكنًا قبل ظهور الذكاء الاصطناعي.

الذكاء الاصطناعي

يُدمج النظام الجديد خوارزمية تعلم عميق للذكاء الاصطناعي لتحويل أفعال الإنسان إلى حركة على الجهاز. يستند الوحدة إلى بيانات القوة وبيانات التقاط الحركة في الوقت الحقيقي لتكرار شدة الحركات وضمان الأداء الأمثل. بالإضافة إلى ذلك، يلغي الذكاء الاصطناعي الحاجة إلى التحكم اليدوي مثل تبديل الوضع للسلالم أو الجري.

تدريب الذكاء الاصطناعي

تطلب تدريب الهيكل العظمي الروبوتي المدعوم بالذكاء الاصطناعي من المهندسين إنشاء مكتبة بيانات. لتحقيق ذلك، جمعوا مجموعة من المستخدمين وجعلوهم يرتدون الجهاز أثناء وضعه الحسي. أراد الباحثون ضمان مجموعة واسعة من البيانات، لذا سعوا خصيصًا إلى أشخاص من مختلف الأجناس وأنواع الأجسام.

طُلب من المشاركين في مجموعة التحكم إنجاز مهام مختلفة تتراوح بين الجري والقفز إلى الضغط على ألواح القوة لقياس الضغط. كما كان على المشاركين صعود السلالم والمنحدرات كجزء من عملية البرمجة.

تم تغذية جميع البيانات المسجلة إلى مكتبة خوارزمية التعلم العميق للذكاء الاصطناعي. مكنت هذه البيانات الباحثين من تحديد بالضبط ما يفعله كل مفصل خلال أنشطة معينة. النتيجة النهائية كانت وحدة تحكم عالمية للهيكل العظمي تركز الوعي الظرفي على ردود فعل المستخدم بدلاً من البيئة.

مشاريع الذكاء الاصطناعي السابقة

يظل آرون يونغ وفريقه قوة رائدة في قطاع الهياكل العظمية الروبوتية المدعومة بالذكاء الاصطناعي. لقد أنتجوا بالفعل منتجات مبهرة أخرى لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من مشاكل الحركة. في إحدى الحالات، أنشأ الفريق أطرافًا صناعية تستخدم الذكاء الاصطناعي لمساعدة الأطفال المصابين بإصابات دماغية على التنقل بأمان.

الهيكل العظمي الروبوتي يحسن الحياة للذين يعيشون مع الإعاقات

هناك ملايين الأسباب التي تجعل الهياكل العظمية الروبوتية إضافة هائلة للمجتمع. أظهرت الدراسات أن هذه الأجهزة يمكن أن تساعد الأشخاص ذوي الإعاقات على التنقل بحرية. كما أنها مفيدة في عملية التعافي حيث يمكنها مساعدة الناس على استعادة خطواتهم الطبيعية.
يمكن استخدام الهياكل العظمية في المرافق الصناعية الكبرى في المستقبل حيث تقلل من التعب وتمنع الإصابات. من الجنود الروبوتيين الذين يحملون المزيد من الذخيرة إلى الميكانيكيين الذين يزيلون محركك بسلاسة، هناك العديد من الطرق التي يمكن أن تحسن بها هذه التقنية حياة الجميع.

حلول مبتكرة للتعافي وإعادة التأهيل

قطاع الروبوتات الذكية في الرعاية الصحية في صعود مستمر وتستمر المفاهيم المبتكرة في جذب اهتمام المستثمرين إلى السماء. اليوم، هناك أكثر من أي وقت مضى أنظمة روبوتية مدعومة بالذكاء الاصطناعي قيد التشغيل. كل من هذه الأجهزة يواصل زيادة قدرته على التواصل والمساعدة في المهام اليومية. إليك بعض الأمثلة على كيفية استمرار الذكاء الاصطناعي في إعادة تشكيل السوق وفتح الباب أمام إمكانيات جديدة.

1. Limbitless Solutions

أطلقت Limbitless Solutions في عام 2015 ومقرها جامعة وسط فلوريدا. كشفت الشركة البحثية مؤخرًا عن منتج جديد يساعد الأطفال الذين يفتقدون أطرافًا على تجاوز وصمة العار لاستخدام الأطراف الصناعية من خلال تغطيات مخصصة.

يستخدم الأطفال مولد صور بالذكاء الاصطناعي مدعومًا من Adobe (ADBE ) لإنشاء مجموعة من التغطيات المحتملة بناءً على مدخلاتهم النصية. ومن الجدير بالذكر أن غالبية الأطفال يختارون شخصيات ألعاب الفيديو والأفلام كديكور لهم. بمجرد اختيارهم للتصاميم التي يعجبون بها، يتم صنع نسخة مطبوعة ثلاثية الأبعاد. التغطية سهلة التركيب حيث تنقر مباشرة على الطرف الصناعي.

ومن الجدير بالذكر أن الفريق يعمل حاليًا مع مجموعة من الأطفال من مستشفى أورلاندو هيلث أرنولد بالمر للأطفال. أبلغ المشاركون عن ارتفاع معنوياتهم بعد تخصيص الأطراف الصناعية. في المستقبل، قد ترى المزيد من الأطراف الصناعية الرائعة والشخصية بفضل هذا المفهوم المبتكر.

2. Rewalk Robotics المعروف باسم ‘DBA Lifeward’

LFWD مخطط السعر

Rewalk Robotics هي شركة أخرى تستحق المتابعة في المستقبل. قدمت الشركة مؤخرًا هيكلًا عظاميًا شخصيًا ناعمًا يعتمد على النسيج صُمم لمساعدة ضحايا السكتة الدماغية على إعادة تعلم خطوتهم الأصلية. يستخدم النظام الذكاء الاصطناعي لتسجيل وتعديل خطواتك أثناء الحركة.

تم بناء الجهاز بمواد ناعمة لتقليل الوزن وزيادة الراحة. إنه سهل الاستخدام ويمكن ربطه بالمريض في أقل من خمس دقائق مما يعزز سهولة الوصول إليه. بالإضافة إلى ذلك، فإن مادته الخفيفة والقابلة للطي تجعلها أكثر تكلفة وسهولة في التخزين مقارنةً بالخيارات الأخرى.

يتم تزويد المستخدم بلوحة تحكم تثبت على معصمه. يُستخدم هذا التحكم لضبط أداء الهيكل العظمي وفقًا للظروف. هناك خيارات للسلالم، تحسين القدرة على التحمل، المشي الخفيف، وغيرها من الخيارات المفيدة.

تقدم Rewalk مجموعة من حلول التعافي الروبوتية المدعومة بالذكاء الاصطناعي تستحق الاطلاع. تضمن الشركة أن جميع الأجهزة حاصلة على موافقة FDA وCE مما يساعد المرضى على الحصول على مساعدة التأمين.

حالات الاستخدام – الهياكل العظمية الروبوتية المدعومة بالذكاء الاصطناعي

توسّع الطلب على الهياكل العظمية الذكية عبر عدة قطاعات خلال العقد الماضي. قد تُستخدم هذه الأجهزة يومًا ما للإيذاء أو الشفاء أو المساعدة، حسب السيناريو. إليك بعض حالات الاستخدام للهيكل العظمي التي تستحق المتابعة.

العسكرية

لا ينبغي أن تتفاجأ عندما تعلم أن المجمع العسكري الصناعي كان يراقب الهياكل العظمية منذ زمن طويل. قامت DARPA بتمويل العديد من المسابقات لدفع الابتكار في مفاهيم الهياكل العظمية العسكرية. ترى هذه المجموعات استخدامات متعددة لهذه الأجهزة في ساحة المعركة.

قد تمكّن الهياكل العظمية يومًا ما الجنود من جلب المزيد من الإمدادات إلى ساحة القتال أو قطع مسافات أطول سيرًا على الأقدام. كما يمكن أن تلعب دورًا حيويًا في إرجاع الجرحى إلى الأمان والحفاظ على خطوط الإمداد عاملة.

الصناعية

غيّر ثورة الروبوتات الصناعية عدة صناعات. أصبحت المركبات اليوم أكثر موثوقية وتقدمًا وتعقيدًا بفضل الدقة التي يمكن لهذه الأجهزة التعامل معها. الجيل الأول من الروبوتات لم يكن قادرًا على التفكير وكان يلتزم بتعليمات بسيطة. سيمكن هذا الجيل القدرة على تنفيذ مهام متعددة بناءً على ما هو مطلوب في ذلك الوقت.

ساعدت الروبوتات الذكية شركات مثل Amazon (AMZN ) على الحصول على ميزة تنافسية في السوق. مع تحسن تفاعلات الذكاء الاصطناعي بفضل إدخال روبوتات محادثة LLM مثل Chat GPT، سيشمل المستقبل البشر الذين يستخدمون الهياكل العظمية للعمل جنبًا إلى جنب مع الروبوتات المدعومة بأنظمة ذكاء اصطناعي متقدمة.

السفر إلى الفضاء

يمكن أن تساعد الهياكل العظمية الروبوتية رواد الفضاء على عبور البيئات الديناميكية الموجودة في الفضاء الخارجي في المستقبل. تجدر الإشارة إلى أن الروبوتات لعبت دورًا حيويًا في الاستكشاف السابق بما في ذلك استخدامها في محطة الفضاء الدولية.

كشفت NASA عن أول هيكل عظامي روبوتي X1 في عام 2012. ومن المثير للاهتمام أن الجهاز لم يُطور لمساعدة رواد الفضاء على بناء منازل على القمر، بل صُنع للمساعدة في إعادة تأهيل المرضى بعد عمليات استبدال مفصل الورك. تستخدم النسخ الحالية اليوم الذكاء الاصطناعي وبطاريات أصغر لتحسين الأداء.

الهياكل العظمية الذكية تجعل حياتك أفضل

إذا اضطررت يومًا إلى كَشط الممر في الطقس البارد أو حمل أشياء ثقيلة تحت شمس الصيف، يمكنك أن ترى كيف يمكن أن يكون للهيكل العظمي فائدة. لقد نقل دمج الذكاء الاصطناعي هذه التقنية من مجرد محركات إلى آلات تفكير يمكنها مساعدة الناس على منع الإصابات والشفاء من الإعاقات. لهذه الأسباب، يُعد قطاع الروبوتات المدعومة بالذكاء الاصطناعي قطاعًا يجب مراقبته.

يمكنك معرفة المزيد عن مشاريع البلوك تشين المثيرة هنا.