Können robotische Exoskelette, die mit KI gebaut werden, Muskel-Skelett-Verletzungen verhindern?

Fortschritte in der KI haben einen nachhallenden Effekt auf die Robotik-Gesundheitsbranche. Diese Sektoren haben in den letzten zehn Jahren große Fortschritte gemacht und scheinen jetzt synergistisch zu kollidieren. Hier erfahren Sie, wie KI dazu beiträgt, den täglichen Einsatz von robotischen Exoskeletten zu einer Realität zu machen und warum es wichtig für Sie ist.

Warum haben wir noch keine Exoskelette im Einsatz?

Die Idee von robotischen Exoskeletten existiert bereits seit Langem und ist so weit fortgeschritten, dass sie das Konzept von humanoiden Merkmalen und Gliedmaßen unterstützt. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Sie ein robotisches Exoskelett sehen werden, wenn Sie zum Lebensmittelgeschäft oder zum lokalen Mechaniker gehen. Zum jetzigen Zeitpunkt bleibt diese Technologie in Forschungseinrichtungen reguliert.

Der Hauptgrund, warum Exoskelette so schwer zu einer praktikablen Lösung in der Arbeitswelt oder anderen Bereichen gemacht werden konnten, liegt nicht in den Hardware-Einschränkungen, sondern vielmehr in der Software. Es ist leicht, einen Motor zu bauen, der wie ein Gelenk funktioniert. Es ist viel schwieriger, einen Computer zu bauen, der wie ein Auge sehen oder wie eine Hand fühlen kann.

Source – eksobionics

Eines der Hauptprobleme mit Exoskeletten bis heute ist, dass sie eine umfangreiche Kalibrierung erfordern und für jede Person, jeden Anwendungsfall, jede Umgebung und jede Aufgabe individuell angepasst werden müssen. Diese intensive Programmierungsanforderung bedeutet, dass die meisten Exoskelette in ihren Fähigkeiten eingeschränkt bleiben.

Erstellung von vielseitigeren Exoskeletten

Exoskelett-Entwickler erkannten diese Einschränkungen frühzeitig und nutzten die Software, um das Problem zu lösen. Das fortschrittlichste Exoskelett verwendet KI, um eine Situation zu analysieren und zu bestimmen, welches Programm es in seinen Bibliotheken am meisten ähnelt. Diese Art von KI-gestütztem Exoskelett war erfolgreicher, erfordert jedoch immer noch mehr Rechenleistung, als derzeit in einer portablen und erschwinglichen Weise verfügbar ist.

Ein neuer Ansatz

Ein Team von Maschinenbau-Ingenieuren an der Georgia Tech unter der Leitung von Aaron Young hat eine clevere Lösung für dieses Problem vorgestellt, indem sie die Steuerung auf die Bewegungen der Person und nicht auf die Umgebung konzentrierten und einen universellen Steuerstandard erstellten. Diese Strategie führte das Team zur Einführung des ersten universellen Ansatzes zur Steuerung von robotischen Exoskeletten

Ihre Arbeit kulminierte in der Einführung eines verbesserten Exoskelett-Betriebssystems, das keine Schulung, Kalibrierung oder Anpassungen erfordert. Beeindruckend kann dieses System automatische heuristische Anpassungen vornehmen, je nachdem, ob die Person geht, steht, Treppen steigt oder Rampen hinaufgeht.

Der menschliche Faktor

Dieses Gerät enthält viele technologische Durchbrüche, aber vielleicht das Interessanteste ist, dass die Forscher sich auf menschliche Aktionen und nicht auf die Umgebung konzentrieren. Dies ist im Nachhinein betrachtet nachvollziehbar, aber die Verwendung von Menschen, um die Umgebung zu verstehen, war vor der Einführung von KI nicht möglich.

Künstliche Intelligenz

Das neue System integriert einen KI-Tiefenlernalgorithmus, um menschliche Aktionen in Bewegungen auf dem Gerät zu übersetzen. Die Einheit bezieht sich auf Kraft- und Bewegungserfassungsdaten in Echtzeit, um die Intensität der Bewegungen zu replizieren und optimale Leistung zu gewährleisten. Darüber hinaus eliminiert die KI die Notwendigkeit von Handsteuerungen wie Modusschaltern für Treppen oder Laufen.

Schulung der KI

Die Schulung der KI-robotischen Exoskelette erforderte, dass die Ingenieure eine Datenbibliothek erstellten. Um diese Aufgabe zu erfüllen, sammelten sie eine Gruppe von Benutzern und ließen sie das Gerät tragen, während es im Sensor-Modus war. Die Forscher wollten sicherstellen, dass sie eine breite Palette von Daten erhalten, also suchten sie gezielt nach Menschen unterschiedlichen Geschlechts und Körpertyps.

Die Teilnehmer der Kontrollgruppe wurden dann aufgefordert, verschiedene Aufgaben auszuführen, von Laufen und Springen bis zum Drücken von Kraftplatten, um den Druck zu messen. Die Teilnehmer mussten auch Treppen und Rampen als Teil des Programmierprozesses überwinden.

Alle aufgezeichneten Daten wurden der KI-Tiefenlernalgorithmus-Bibliothek zugeführt. Diese Daten ermöglichten es den Forschern, genau zu bestimmen, was jedes Gelenk während bestimmter Aktivitäten tat. Das endgültige Ergebnis war ein universeller Exoskelett-Controller, der situative Wahrnehmung auf die Reaktionen des Benutzers und nicht auf die Umgebung konzentriert.

Vorherige KI-Unternehmen

Aaron Young und sein Team bleiben eine Pionierkraft im Sektor der KI-robotischen Exoskelette. Sie haben bereits andere beeindruckende Produkte entwickelt, um Menschen mit Mobilitätsproblemen zu helfen. In einem Fall erstellte das Team Prothesen, die KI verwenden, um Kindern mit Hirnverletzungen zu helfen, sicher zu navigieren.

Roboter-Exoskelette verbessern das Leben von Menschen mit Behinderungen

Es gibt eine Million Gründe, warum robotische Exoskelette ein großer Plus für die Gesellschaft wären. Studien haben gezeigt, dass diese Geräte Menschen mit Behinderungen helfen können, sich frei zu bewegen. Sie sind auch hilfreich für den Genesungsprozess, bei dem sie Menschen helfen können, ihren natürlichen Schritt wiederzuerlangen.

Exoskelette könnten in Zukunft in großen industriellen Anlagen eingesetzt werden, da sie Ermüdung reduzieren und Verletzungen verhindern können. Von Robotersoldaten, die mehr Munition in die Schlacht tragen, bis hin zu Mechanikern, die Ihren Motor glatt entfernen, gibt es viele Möglichkeiten, wie diese Technologie das Leben für jeden verbessern kann.

Innovative Lösungen für Genesung und Rehabilitation

Der Sektor der KI-Robotik im Gesundheitswesen ist auf dem Vormarsch, und innovative Konzepte treiben das Interesse der Investoren in die Höhe. Heute gibt es mehr KI-gesteuerte robotische Systeme als je zuvor. Jedes dieser Geräte erhöht seine Fähigkeit, zu kommunizieren und bei täglichen Aufgaben zu helfen. Hier sind einige Beispiele dafür, wie KI den Markt umgestaltet und neue Möglichkeiten eröffnet.

1. Limbitless Solutions

Limbitless Solutions wurde 2015 gegründet und hat seinen Sitz an der University of Central Florida. Das Forschungsunternehmen stellte kürzlich ein neues Produkt vor, das Kindern mit fehlenden Gliedmaßen hilft, die Stigmatisierung der Verwendung von Prothesen zu überwinden, indem es benutzerdefinierte Überlagerungen verwendet.

Die Kinder verwenden einen KI-Bildgenerator von Adobe, der auf ihre Texteingabe basiert, um eine Auswahl von möglichen Überlagerungen zu erstellen. Bemerkenswerterweise wählen die meisten Kinder Videospiele- und Filmcharaktere als ihre Dekoration. Sobald sie ihre bevorzugten Designs auswählen, wird eine 3D-gedruckte Version erstellt. Die Überlagerung ist leicht zu installieren, da sie direkt auf die Prothese geschnappt wird.

Bemerkenswerterweise arbeitet das Team derzeit mit einer Gruppe von Kindern aus dem Orlando Health Arnold Palmer’s Hospital for Children zusammen. Die Teilnehmer berichteten über eine höhere Moral nach der Anpassung ihrer Prothesen. In Zukunft könnten wir aufgrund dieses innovativen Konzepts viele mehr coole und personalisierte Prothesen sehen.

2. Rewalk Robotics aka ‘DBA Lifeward’

(LFWD )

Rewalk Robotics ist ein weiteres Unternehmen, das man im Auge behalten sollte. Das Unternehmen stellte kürzlich ein weiches, textilbasiertes persönliches Exoskelett vor, das dazu dient, Schlaganfall-Opfern zu helfen, ihren ursprünglichen Gang wiederzuerlangen. Das System verwendet KI, um die Schritte in Bewegung zu registrieren und anzupassen.

Das Gerät wurde mit weichen Materialien gebaut, um das Gewicht zu reduzieren und die Komfort zu erhöhen. Es ist leicht zu verwenden und kann in weniger als fünf Minuten an einen Patienten angepasst werden, was seine Zugänglichkeit erhöht. Darüber hinaus macht sein leichtes und faltbares Material es im Vergleich zu anderen Optionen günstiger und leichter zu lagern.

Der Benutzer wird mit einer Steuerung ausgestattet, die an seinem Handgelenk befestigt ist. Diese Fernbedienung wird verwendet, um die situative Leistung des Exoskeletts anzupassen. Es gibt Optionen für Treppen, die Verbesserung der Ausdauer, sanfte Spaziergänge und andere nützliche Optionen.

Rewalk bietet eine Auswahl von KI-gesteuerten robotischen Recovery-Lösungen, die es wert sind, sich anzusehen. Das Unternehmen stellt sicher, dass alle Geräte FDA- und CE-zertifiziert sind, was es Patienten ermöglicht, Versicherungsunterstützung zu erhalten.

Anwendungsfälle – KI-Roboter-Exoskelette

Die Nachfrage nach intelligenten Exoskeletten hat sich in den letzten zehn Jahren über mehrere Sektoren hinweg ausgedehnt. Diese Geräte könnten eines Tages verwendet werden, um zu verletzen, zu heilen und zu helfen, je nach Situation. Hier sind einige Anwendungsfälle für Exoskelette, die es wert sind, verfolgt zu werden.

Militär

Man sollte nicht überrascht sein, zu erfahren, dass der militärisch-industrielle Komplex seit Langem ein Auge auf Exoskelette geworfen hat. DARPA hat zahlreiche Wettbewerbe finanziert, um die Innovation im militärischen Exoskelett-Konzept voranzutreiben. Diese Gruppen sehen multiple Verwendungszwecke für diese Geräte auf dem Schlachtfeld.

Exoskelette könnten eines Tages es Soldaten ermöglichen, mehr Munition in die Schlacht zu tragen oder längere Strecken zu Fuß zurückzulegen. Sie könnten auch eine wichtige Rolle bei der Rettung von Verwundeten und der Aufrechterhaltung von Versorgungslinien spielen.

Industrie

Die robotische industrielle Revolution hat mehrere Branchen verändert. Heute sind die Fahrzeuge zuverlässiger, fortschrittlicher und komplexer dank der Präzision, die diese Geräte bieten können. Die erste Generation von Robotern konnte nicht denken und musste einfachen Anweisungen folgen. Diese Generation wird in der Lage sein, mehrere Aufgaben basierend auf den Anforderungen der Situation auszuführen.

Intelligente Roboter haben Unternehmen wie Amazon geholfen, eine Wettbewerbsvorteile im Markt zu erlangen. Da KI-Interaktionen durch die Einführung von LLM-Chatbots wie Chat GPT flüssiger werden, wird die Zukunft Menschen beinhalten, die Exoskelette tragen und neben Robotern arbeiten, die von fortschrittlichen KI-Systemen angetrieben werden.

Weltraumreisen

Roboter-Exoskelette könnten in Zukunft Astronauten helfen, die dynamischen Umgebungen im Weltraum zu durchqueren. Bemerkenswerterweise haben Roboter eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Weltraums gespielt, einschließlich der Verwendung auf der Internationalen Raumstation.

NASA stellte 2012 sein erstes robotisches Exoskelett X1 vor. Interessanterweise wurde das Gerät nicht entwickelt, um Astronauten zu helfen, Häuser auf dem Mond zu bauen, sondern es wurde erstellt, um Patienten nach Hüftoperationen zu helfen. Heute verwenden die aktuellen Versionen KI und kleinere Batterien, um die Leistung zu verbessern

Intelligente Exoskelette verbessern Ihr Leben

Wenn Sie jemals einen Schneeschauer geräumt oder schwere Gegenstände unter der Sommerhitze getragen haben, können Sie sehen, wie nützlich es wäre, ein Exoskelett zu haben. Die Integration von KI hat diese Technologie von Motoren zu denkenden Maschinen gebracht, die Menschen helfen können, Verletzungen zu verhindern und von Behinderungen zu genesen. Aus diesen Gründen ist die KI-Robotik ein Sektor, der beobachtet werden muss.

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