Können mit KI gebaute robotische Exoskelette Muskel‑Skelett‑Verletzungen verhindern?

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.

Warum haben wir noch keine Exoskelette im Einsatz?

The idea of robotic exoskeletons has been around for a long time and has come far enough to support the concept of humanoid features and appendages. However, it’s unlikely you will see a robotic exoskeleton when going to the grocery store or local mechanics. For now, this technology remains regulated in research facilities.

Der Hauptgrund, warum Exoskelette bisher so schwer zu einer praktikablen Lösung für die Arbeitswelt oder andere Einsatzbereiche zu machen waren, liegt nicht in den Hardware‑Beschränkungen, sondern in der Software. Es ist einfach, einen Motor zu bauen, der wie ein Gelenk funktioniert. Viel schwieriger ist es, einen Computer zu entwickeln, der wie ein Auge sehen oder wie eine Hand fühlen kann.

Quelle – eksobionics

Eines der Hauptprobleme von Exoskeletten bis heute ist, dass sie umfangreiche Kalibrierungen erfordern und für die jeweilige Person, das Szenario, die Umgebung und die anstehenden Aufgaben individuell angepasst werden müssen. Diese intensive Programmieranforderung bedeutet, dass die meisten Exoskelette in ihren Fähigkeiten stark eingeschränkt bleiben.

Mehr vielseitige Exoskelette herstellen

Exoskeleton developers recognized these limitations early on and used software as a means to try and alleviate the problem. The most advanced exoskeleton uses AI to look at a scenario and determine what program it most resembles in its libraries. This style of AI-assisted exoskeleton has been more successful but still requires more computational power than is currently available in a portable and affordable manner.

Ein neuer Ansatz

A team of mechanical engineers at Georgia Tech led by Aaron Young has introduced a clever solution to this issue, focusing the controls on the person’s movements rather than the environment and creating a universal control standard. This strategy led the team to introduce the first universal approach to controlling robotic exoskeletons

Their work culminated in the introduction of an enhanced exoskeleton operating system that requires no training, calibration, or adjustments to use. Impressively, this system can make automatic heuristic adjustments based on whether the person is walking, standing, climbing stairs, or up ramps.

Der menschliche Unterschied

This device contains many technological breakthroughs, but perhaps the most interesting aspect is that the researchers focus on human actions rather than the environment. This makes sense in hindsight, but using people’s underlying physiology to understand the environment wasn’t possible before the introduction of AI.

Künstliche Intelligenz

The new system integrates an AI deep learning algorithm to translate human actions into movement on the device. The unit references force and motion-capture data in real-time to replicate the intensity of movements and ensure optimal performance. Additionally, the AI eliminates the need for hand controls such as mode shifts for stairs or running.

Das Training der KI

Training the AI robotic exoskeleton required the engineers to create a data library. To accomplish this task, they gathered a group of users and had them wear the device while it was in a sensory mode. The researchers wanted to ensure a broad range of data, so they specifically sought out people of different genders and body types.

Die Teilnehmer der Kontrollgruppe wurden anschließend gebeten, verschiedene Aufgaben zu bewältigen, von Laufen und Springen bis hin zum Drücken von Kraftmessplatten, um den Druck zu messen. Außerdem mussten die Teilnehmer im Rahmen des Programmierprozesses Treppen und Rampen durchlaufen.

All recorded data was fed to the deep learning AI algorithm library. This data enabled researchers to determine exactly what each joint was doing during certain activities. The final result was a universal exoskeleton controller that focuses situational awareness on the user’s reactions rather than the environment.

Frühere KI‑Projekte

Aaron Young and his team remain a pioneering force in the AI robotic exoskeleton sector. They have already produced other impressive products to help those with mobility issues. In one instance, the team created prosthetics that use AI to help children with brain injuries navigate safely.

Robotische Exoskelette verbessern das Leben von Menschen mit Behinderungen

There are a million reasons why robotic exoskeletons would be a huge plus for society. Studies have shown that these devices can help those with disabilities get around freely. They are also helpful for the recovery process where they can help people regain their natural step.

Exoskeletons could be used in major industrial facilities in the future as they reduce fatigue and prevent injuries. From robot soldiers carrying more ammo into battle to mechanics taking your engine out smoothly, there are many ways this technology would improve life for everyone.

Innovative Lösungen für Genesung und Rehabilitation

The AI robotics healthcare sector is on the rise and innovative concepts continue to drive investor interest skyward. Today, there are more AI-powered robotic systems in operation than ever. Each of these devices continues to increase in its ability to communicate and assist in day-to-day tasks. Here are a couple of examples of how AI continues to reshape the market and open the door for new possibilities.

1. Limbitless Solutions

Limbitless Solutions launched in 2015 and is based out of the University of Central Florida. The research firm unveiled a new product recently that helps kids with missing limbs get over the stigma of using prosthetic limbs using custom overlays.

Die Kinder nutzen einen von Adobe (ADBE ) betriebenen KI‑Bildgenerator, um basierend auf ihren Texteingaben eine Auswahl möglicher Overlays zu erstellen. Bemerkenswert ist, dass die Mehrheit der Kinder Videospiel‑ und Filmcharaktere als Dekoration wählt. Sobald sie die gewünschten Designs ausgewählt haben, wird eine 3D‑gedruckte Version hergestellt. Das Overlay lässt sich einfach anbringen, da es direkt an die Prothese schnappt.

Notably, the team is currently working with a group of children from the Orlando Health Arnold Palmer’s Hospital for Children. The participants reported higher morale after customizing their prosthetics. In the future, you could see many more cool and personalized prosthetics thanks to this innovative concept.

2. Rewalk Robotics aka ‘DBA Lifeward’

LFWD Preisdiagramm

Rewalk Robotics is another firm worth keeping an eye on moving forward. The firm recently introduced a soft, textile-based personal exoskeleton designed to help stroke victims relearn their original gate. The system uses AI to register and adjust your steps in motion.

Das Gerät wurde aus weichen Materialien gefertigt, um das Gewicht zu reduzieren und den Komfort zu erhöhen. Es ist einfach zu bedienen und kann in weniger als fünf Minuten an einen Patienten geschnallt werden, was seine Zugänglichkeit verbessert. Darüber hinaus macht das leichte und faltbare Material es im Vergleich zu anderen Optionen erschwinglicher und einfacher zu lagern.

Der Benutzer erhält ein Steuerpad, das am Handgelenk befestigt wird. Diese Fernbedienung dient zur Anpassung der situativen Leistung des Exoskeletts. Es gibt Optionen für Treppen, zur Steigerung der Ausdauer, sanfte Spaziergänge und weitere nützliche Einstellungen.

Rewalk offers a selection of AI-powered robotic recovery solutions worth checking out. The company ensures all devices are  FDA- and CE-cleared which helps patients get insurance assistance.

Anwendungsfälle – KI‑robotische Exoskelette

The demand for intelligent exoskeletons expanded across multiple sectors over the last decade. These devices could one day be used to hurt, heal, and help, depending on the scenario. Here are a couple of exoskeleton use cases worth keeping up on.

Militär

Sie sollten nicht überrascht sein, dass der militärisch‑industrielle Komplex schon lange ein Auge auf Exoskelette geworfen hat. Die DARPA hat zahlreiche Wettbewerbe gefördert, um Innovationen im Bereich militärischer Exoskelett‑Konzepte voranzutreiben. Diese Gruppen sehen mehrere Einsatzmöglichkeiten für diese Geräte auf dem Schlachtfeld.

Exoskelette könnten eines Tages Soldaten ermöglichen, mehr Nachschub ins Gefecht zu bringen oder größere Distanzen zu Fuß zurückzulegen. Sie könnten auch eine entscheidende Rolle dabei spielen, Verwundete in Sicherheit zu bringen und Nachschublinien funktionsfähig zu halten.

Industrie

Die robotische industrielle Revolution hat mehrere Branchen verändert. Heutige Fahrzeuge sind dank der Präzision, die diese Geräte bewältigen können, zuverlässiger, fortschrittlicher und komplexer. Die erste Generation von Robotern konnte nicht denken und musste einfachen Anweisungen folgen. Diese Generation wird die Fähigkeit besitzen, mehrere Aufgaben basierend auf dem aktuellen Bedarf auszuführen.

Intelligente Roboter haben Unternehmen wie Amazon (AMZN ) einen Wettbewerbsvorteil im Markt verschafft. Da KI‑Interaktionen dank der Einführung von LLM‑Chatbots wie Chat GPT flüssiger werden, wird die Zukunft Menschen umfassen, die zusammen mit Robotern arbeiten, die von fortschrittlichen KI‑Systemen angetrieben werden.

Weltraumfahrt

Robotische Exoskelette könnten Astronauten in Zukunft dabei helfen, die dynamischen Umgebungen im Weltraum zu durchqueren. Robotik hat bereits eine wesentliche Rolle bei früheren Erkundungen gespielt, einschließlich des Einsatzes auf der Internationalen Raumstation.

Die NASA stellte 2012 ihr erstes robotisches Exoskelett X1 vor. Interessanterweise wurde das Gerät nicht entwickelt, um Astronauten beim Bau von Häusern auf dem Mond zu unterstützen, sondern um Patienten nach Hüftoperationen zu rehabilitieren. Die heutigen Versionen nutzen KI und kleinere Batterien, um die Leistung zu verbessern.

Intelligente Exoskelette, die Ihr Leben verbessern

If you have ever had to shovel a driveway in the cold or carry heavy items under the summer sun, you can see how having an exoskeleton could be helpful. The integration of AI has taken this tech from motors to thinking machines that can help people prevent injuries and heal from disabilities. For these reasons, AI robotics is a must-watch sector.

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