Kan roboteksoskeletter bygget med AI forhindre muskel- og skeletskader?

Advancements in AI continue to have a resounding effect on the robotics healthcare industry.  These sectors have made major progress over the last decade and now appear to be colliding synergistically. Here’s how AI helps to make daily use of robotic exoskeletons a reality and why it’s important to you.

Hvorfor har vi ikke allerede eksoskeletter i brug?

Ideen om roboteksoskeletter har eksisteret i lang tid og er kommet langt nok til at understøtte konceptet med menneskelignende funktioner og lemmer. Det er dog usandsynligt, at du vil se et roboteksoskelet, når du går i supermarkedet eller til den lokale mekaniker. Indtil videre forbliver denne teknologi reguleret i forskningsfaciliteter.

Den primære grund til, at eksoskeletter har været så svære at gøre til en levedygtig løsning i arbejdsstyrken eller andre sammenhænge, er ikke hardwarebegrænsningerne, men snarere softwaren. Det er let at lave en motor, der fungerer som et led. Det er meget sværere at lave en computer, der kan se som et øje eller føle som en hånd.

Kilde – eksobionics

Et af de største problemer med eksoskeletter indtil nu er, at de kræver omfattende kalibrering og skal individualiseres for personen, scenariet, miljøet og de aktuelle opgaver. Dette intensive programmeringskrav betyder, at de fleste eksoskeletter forbliver begrænsede i deres kapaciteter.

Skabelse af mere alsidige eksoskeletter

Eksoskelet-udviklere erkendte disse begrænsninger tidligt og brugte software som et middel til at afhjælpe problemet. Det mest avancerede eksoskelet bruger AI til at analysere et scenarie og bestemme, hvilket program det mest ligner i sine biblioteker. Denne form for AI-assisteret eksoskelet har været mere succesfuld, men kræver stadig mere beregningskraft, end der i øjeblikket er tilgængelig på en bærbar og overkommelig måde.

En ny tilgang

Et team af maskiningeniører på Georgia Tech ledet af Aaron Young har introduceret en smart løsning på dette problem ved at fokusere styringen på personens bevægelser i stedet for miljøet og skabe en universel kontrolstandard. Denne strategi førte teamet til at introducere den første universelle tilgang til styring af roboteksoskeletter

Deres arbejde kulminerede i introduktionen af et forbedret eksoskelet-operativsystem, der ikke kræver træning, kalibrering eller justeringer for at blive brugt. Imponerende kan dette system foretage automatiske heuristiske justeringer baseret på, om personen går, står, klatrer trapper eller op ad ramper.

Den menneskelige forskel

Denne enhed indeholder mange teknologiske gennembrud, men måske er den mest interessante aspekt, at forskerne fokuserer på menneskelige handlinger i stedet for miljøet. Det giver mening i bakspejlet, men at bruge menneskers underliggende fysiologi til at forstå miljøet var ikke muligt før introduktionen af AI.

Kunstig intelligens

Det nye system integrerer en AI-dybindlæringsalgoritme for at omsætte menneskelige handlinger til bevægelse på enheden. Enheden refererer til kraft- og bevægelsesdata i realtid for at reproducere intensiteten af bevægelserne og sikre optimal ydeevne. Derudover eliminerer AI behovet for håndkontroller såsom tilstandsskift for trapper eller løb.

Træning af AI’en

Træning af den AI-drevne roboteksoskelet krævede, at ingeniørerne oprettede et datalibrary. For at gennemføre denne opgave samlede de en gruppe brugere og fik dem til at bære enheden, mens den var i en sensorisk tilstand. Forskerne ønskede at sikre et bredt datagrundlag, så de specifikt søgte personer af forskellige køn og kropsbygninger.

Kontrolgruppe-deltagerne blev derefter bedt om at udføre forskellige opgaver, der spænder fra løb og hop til at trykke på kraftplader for at måle tryk. Deltagerne skulle også gå op og ned ad trapper og ramper som en del af programmeringsprocessen.

Alle indspillede data blev fodret ind i den dybe lærings-AI-algoritmebibliotek. Disse data gjorde det muligt for forskerne præcist at bestemme, hvad hvert led gjorde under bestemte aktiviteter. Det endelige resultat var en universel eksoskelet-controller, der fokuserer situationsbevidsthed på brugerens reaktioner i stedet for miljøet.

Tidligere AI-foretagender

Aaron Young og hans team forbliver en banebrydende kraft inden for AI-roboteksoskelet-sektoren. De har allerede produceret andre imponerende produkter for at hjælpe dem med mobilitetsproblemer. I et tilfælde skabte teamet proteser, der bruger AI til at hjælpe børn med hjerneskader med at navigere sikkert.

Roboteksoskeletter gør livet bedre for personer med handicap

Der er utallige grunde til, at roboteksoskeletter ville være et stort plus for samfundet. Studier har vist, at disse enheder kan hjælpe personer med handicap med at bevæge sig frit. De er også nyttige i genopretningsprocessen, hvor de kan hjælpe folk med at genvinde deres naturlige gang.

Eksoskeletter kunne i fremtiden blive brugt i store industrielle anlæg, da de reducerer træthed og forebygger skader. Fra robot-soldater, der bærer mere ammunition ind i kamp, til mekanikere, der smidigt fjerner din motor, er der mange måder, hvorpå denne teknologi kan forbedre livet for alle.

Innovative løsninger til genoptræning og rehabilitering

AI-robotteknologiens sundhedssektor er i vækst, og innovative koncepter fortsætter med at drive investorinteressen skyhøjt. I dag er der flere AI-drevne robotsystemer i drift end nogensinde. Hver af disse enheder øger fortsat deres evne til at kommunikere og hjælpe i daglige opgaver. Her er et par eksempler på, hvordan AI fortsat omformer markedet og åbner døren for nye muligheder.

1. Limbitless Solutions

Limbitless Solutions blev lanceret i 2015 og er baseret på University of Central Florida. Forskningsfirmaet præsenterede for nylig et nyt produkt, der hjælper børn med manglende lemmer med at komme over stigmatiseringen ved at bruge proteser ved hjælp af tilpassede overlejringer.

Børnene bruger en AI-billedgenerator drevet af Adobe (ADBE ) til at skabe et udvalg af mulige overlejringer baseret på deres tekstinput. Bemærkelsesværdigt vælger de fleste børn videospil- og filmkarakterer som deres dekoration. Når de har valgt de designs, de kan lide, laves en 3D-printet version. Overlejringen er nem at installere, da den klikker direkte på protesen.

Bemærkelsesværdigt arbejder teamet i øjeblikket med en gruppe børn fra Orlando Health Arnold Palmer’s Hospital for Children. Deltagerne rapporterede højere moral efter at have tilpasset deres proteser. I fremtiden kan du se mange flere seje og personlige proteser takket være dette innovative koncept.

2. Rewalk Robotics også kendt som ‘DBA Lifeward’

LFWD Prisdiagram

Rewalk Robotics er en anden virksomhed, der er værd at holde øje med fremover. Firmaet introducerede for nylig et blødt, tekstilbaseret personligt eksoskelet designet til at hjælpe slagtilfældeofre med at genlære deres oprindelige gang. Systemet bruger AI til at registrere og justere dine skridt i bevægelse.

Enheden blev bygget med bløde materialer for at reducere vægten og øge komforten. Den er nem at bruge og kan fastgøres til en patient på under fem minutter, hvilket øger dens tilgængelighed. Derudover gør dens lette og foldbare materiale den mere overkommelig og lettere at opbevare sammenlignet med andre muligheder.

Brugeren udstyres med en kontrolpad, der fastgøres til håndleddet. Denne fjernbetjening bruges til at justere eksoskeletens situationspræstation. Der er muligheder for trapper, forbedring af udholdenhed, rolige gåture og andre nyttige indstillinger.

Rewalk tilbyder et udvalg af AI-drevne robotgenopretningsløsninger, der er værd at undersøge. Virksomheden sikrer, at alle enheder er FDA- og CE-godkendte, hvilket hjælper patienter med at få forsikringsstøtte.

Anvendelsestilfælde – AI-roboteksoskeletter

Efterspørgslen efter intelligente eksoskeletter er vokset på tværs af flere sektorer i løbet af det sidste årti. Disse enheder kan en dag blive brugt til at skade, helbrede og hjælpe, afhængigt af scenariet. Her er et par eksoskelet-anvendelsestilfælde, der er værd at holde øje med.

Militær

Du bør ikke blive overrasket over at høre, at det militær-industrielle kompleks længe har haft øje på eksoskeletter. DARPA har finansieret adskillige konkurrencer for at drive innovation inden for militære eksoskelet-koncepter. Disse grupper ser flere anvendelser for disse enheder på slagmarken.

Eksoskeletter kan en dag gøre det muligt for soldater at bringe flere forsyninger ind i kamp eller tilbagelægge længere afstande til fods. De kan også spille en afgørende rolle i at få sårede tilbage i sikkerhed og holde forsyningslinjerne funktionelle.

Industri

Den robotiske industrielle revolution har ændret flere industrier. Nutidens køretøjer er mere pålidelige, avancerede og komplekse takket være den præcision, som disse enheder kan håndtere. Den første generation af robotter kunne ikke tænke og måtte følge simple instruktioner. Denne generation vil have evnen til at udføre flere opgaver baseret på, hvad der er nødvendigt på det givne tidspunkt.

Smart Robots har hjulpet virksomheder som Amazon (AMZN ) med at opnå en konkurrencemæssig fordel på markedet. Efterhånden som AI-interaktioner bliver mere flydende takket være introduktionen af LLM-chatbots som Chat GPT, vil fremtiden inkludere mennesker, der bruger eksoskeletter sammen med robotter drevet af avancerede AI-systemer.

Rumrejse

Roboteksoskeletter kunne i fremtiden hjælpe astronauter med at navigere i de dynamiske miljøer i det ydre rum. Bemærkelsesværdigt har robotteknologi spillet en afgørende rolle i tidligere udforskning, herunder brug på den Internationale Rumstation.

NASA præsenterede sit første roboteksoskelet X1 tilbage i 2012. Interessant nok blev enheden ikke udviklet for at hjælpe astronauter med at bygge boliger på månen, men snarere for at assistere i rehabilitering af patienter efter hofteoperationer. Nutidens versioner bruger AI og mindre batterier for at forbedre ydeevnen

Smart eksoskeletter, der gør dit liv bedre

Hvis du nogensinde har skulle skovle en indkørsel i kulden eller bære tunge genstande under sommersolen, kan du se, hvordan et eksoskelet kunne være nyttigt. Integration af AI har taget denne teknologi fra motorer til tænkende maskiner, der kan hjælpe folk med at forebygge skader og helbrede fra handicap. Af disse grunde er AI-robotteknologi et must-watch område.

Du kan lære mere om spændende blockchain-projekter her.