Kan robotiske eksoskjeletter bygget med AI forhindre muskel- og skjelettskader?

Fremskritt innen AI fortsetter å ha en gjennomgripende effekt på robotikkens helsesektor.  Disse sektorene har gjort betydelige fremskritt det siste tiåret og ser nå ut til å kollidere synergistisk. Her er hvordan AI hjelper til med å gjøre daglig bruk av robotiske eksoskjeletter til en realitet, og hvorfor det er viktig for deg.

Hvorfor har vi ikke eksoskjeletter i bruk allerede?

Ideen om robotiske eksoskjeletter har eksistert lenge og har kommet langt nok til å støtte konseptet med menneskelignende funksjoner og lemmer. Det er imidlertid lite sannsynlig at du vil se et robotisk eksoskjelett når du går til matbutikken eller til en lokal mekaniker. For øyeblikket er denne teknologien regulert i forskningsinstitusjoner.

Den viktigste grunnen til at eksoskjeletter har vært så vanskelig å gjøre til en levedyktig løsning i arbeidsstyrken eller andre sammenhenger, er ikke maskinvarebegrensningene, men snarere programvaren. Det er lett å lage en motor som fungerer som et ledd. Det er mye vanskeligere å lage en datamaskin som kan se som et øye eller føle som en hånd.

Kilde – eksobionics

Et av hovedproblemene med eksoskjeletter til dags dato er at de krever omfattende kalibrering og må tilpasses individuelt for personen, scenarioet, miljøet og oppgavene som skal utføres. Dette intense programmeringskravet betyr at de fleste eksoskjeletter forblir begrenset i sine evner.

Å lage mer allsidige eksoskjeletter

Eksoskjelettutviklere innså disse begrensningene tidlig og brukte programvare som et middel for å prøve å lindre problemet. Det mest avanserte eksoskjelettet bruker AI til å se på et scenario og bestemme hvilket program det mest ligner i sine biblioteker. Denne typen AI-assistert eksoskjelett har vært mer vellykket, men krever fortsatt mer datakraft enn som for tiden er tilgjengelig på en bærbar og rimelig måte.

En ny tilnærming

Et team av maskiningeniører ved Georgia Tech ledet av Aaron Young har introdusert en smart løsning på dette problemet, ved å fokusere kontrollene på personens bevegelser i stedet for miljøet og skape en universell kontrollstandard. Denne strategien førte teamet til å introdusere den første universelle tilnærmingen til å kontrollere robotiske eksoskjeletter

Deres arbeid kulminerte i introduksjonen av et forbedret eksoskjelett operativsystem som ikke krever opplæring, kalibrering eller justeringer for bruk. Imponerende nok kan dette systemet gjøre automatiske heuristiske justeringer basert på om personen går, står, går opp trapper eller opp ramper.

Den menneskelige forskjellen

Denne enheten inneholder mange teknologiske gjennombrudd, men kanskje det mest interessante aspektet er at forskerne fokuserer på menneskelige handlinger i stedet for miljøet. Dette gir mening i ettertid, men å bruke folks underliggende fysiologi for å forstå miljøet var ikke mulig før introduksjonen av AI.

Kunstig intelligens

Det nye systemet integrerer en AI-dyp‑læringsalgoritme for å oversette menneskelige handlinger til bevegelse på enheten. Enheten refererer til kraft‑ og bevegelses‑fangstdata i sanntid for å gjenskape intensiteten i bevegelsene og sikre optimal ytelse. I tillegg eliminerer AI behovet for håndkontroller som modusbytter for trapper eller løping.

Trening av AI

Trening av den AI‑drevne robotiske eksoskjelettet krevde at ingeniørene opprettet et datalager. For å gjennomføre denne oppgaven samlet de en gruppe brukere og fikk dem til å ha på seg enheten mens den var i en sensorisk modus. Forskerne ønsket å sikre et bredt spekter av data, så de søkte spesifikt etter personer av ulike kjønn og kroppstyper.

Kontrollgruppe‑deltakerne ble deretter bedt om å utføre ulike oppgaver, fra løping og hopping til å trykke ned kraftplater for å måle trykk. Deltakerne måtte også gå opp trapper og ramper som en del av programmeringsprosessen.

All innspilt data ble matet inn i den dype lærings‑AI‑algoritme‑biblioteket. Disse dataene gjorde det mulig for forskerne å fastslå nøyaktig hva hvert ledd gjorde under bestemte aktiviteter. Det endelige resultatet var en universell eksoskjelettkontroller som fokuserer situasjonsbevissthet på brukerens reaksjoner i stedet for miljøet.

Tidligere AI-foretak

Aaron Young og hans team forblir en pionerende kraft i AI‑robotisk eksoskjelett‑sektoren. De har allerede produsert andre imponerende produkter for å hjelpe personer med mobilitetsproblemer. I ett tilfelle laget teamet proteser som bruker AI for å hjelpe barn med hjerneskader å navigere trygt.

Robotiske eksoskjeletter gjør livet bedre for de som lever med funksjonshemninger

Det finnes millioner av grunner til at robotiske eksoskjeletter ville være et stort pluss for samfunnet. Studier har vist at disse enhetene kan hjelpe personer med funksjonshemninger å bevege seg fritt. De er også nyttige i rehabiliteringsprosessen hvor de kan hjelpe folk med å gjenvinne sitt naturlige steg.

Eksoskjeletter kan i fremtiden brukes i store industrielle anlegg ettersom de reduserer tretthet og forebygger skader. Fra robot‑soldater som bærer mer ammunisjon inn i kamp til mekanikere som fjerner motoren din jevnt, finnes det mange måter denne teknologien kan forbedre livet for alle.

Innovative løsninger for rehabilitering og gjenoppretting

AI‑robotikk‑helse‑sektoren er i vekst, og innovative konsepter fortsetter å drive investorinteressen skyhøyt. I dag er det flere AI‑drevne robotiske systemer i drift enn noen gang. Hver av disse enhetene øker stadig sin evne til å kommunisere og assistere i daglige oppgaver. Her er et par eksempler på hvordan AI fortsetter å forme markedet og åpne døren for nye muligheter.

1. Limbitless Solutions

Limbitless Solutions ble lansert i 2015 og har base ved University of Central Florida. Forskningsfirmaet avduket nylig et nytt produkt som hjelper barn med manglende lemmer å overvinne stigmaet ved å bruke proteser ved hjelp av tilpassede overlegg.

Barna bruker en AI‑bildgenerator drevet av Adobe (ADBE ) for å lage et utvalg av mulige overlegg basert på deres tekstinnspill. Merk at flertallet av barna velger videospill‑ og filmkarakterer som dekor. Når de har valgt hvilke design de liker, lages en 3D‑printet versjon. Overlegget er enkelt å installere da det klikkes fast på proteslemmen direkte.

Merk at teamet for tiden samarbeider med en gruppe barn fra Orlando Health Arnold Palmer’s Hospital for Children. Deltakerne rapporterte høyere moral etter å ha tilpasset protesene sine. I fremtiden kan du se mange flere kule og personlige proteser takket være dette innovative konseptet.

2. Rewalk Robotics aka ‘DBA Lifeward’

LFWD Prisdiagram

Rewalk Robotics er et annet firma som er verdt å holde øye med fremover. Firmaet introduserte nylig et mykt, tekstilbasert personlig eksoskjelett designet for å hjelpe slagtilfeller med å gjenlære sin opprinnelige gang. Systemet bruker AI til å registrere og justere skrittene dine i bevegelse.

Enheten ble bygget med myke materialer for å redusere vekt og øke komforten. Den er enkel å bruke og kan festes til en pasient på under fem minutter, noe som øker tilgjengeligheten. I tillegg gjør det lette og sammenleggbare materialet den mer prisgunstig og lettere å lagre sammenlignet med andre alternativer.

Brukeren er utstyrt med en kontrollplate som festes til håndleddet. Denne fjernkontrollen brukes til å justere eksoskjelettets situasjons‑ytelse. Det finnes alternativer for trapper, forbedring av utholdenhet, rolige gåturer og andre nyttige valg.

Rewalk tilbyr et utvalg av AI‑drevne robotiske rehabiliteringsløsninger som er verdt å sjekke ut. Selskapet sikrer at alle enheter er  FDA‑ og CE‑godkjente, noe som hjelper pasienter med å få forsikringsstøtte.

Bruksområder – AI-robotiske eksoskjeletter

Etterspørselen etter intelligente eksoskjeletter har vokst på tvers av flere sektorer det siste tiåret. Disse enhetene kan en dag bli brukt til å skade, helbrede og hjelpe, avhengig av scenarioet. Her er et par eksoskjelett‑bruksområder som er verdt å følge med på.

Militær

Du bør ikke bli overrasket over å lære at det militær‑industrielle komplekset lenge har hatt øynene på eksoskjeletter. DARPA har finansiert en rekke konkurranser for å drive innovasjon i militære eksoskjelett‑konsepter. Disse gruppene ser flere bruksområder for disse enhetene på slagmarken.

Eksoskjeletter kan en dag gjøre det mulig for soldater å bringe mer forsyninger inn i kamp eller gå lengre avstander til fots. De kan også spille en viktig rolle i å få sårede tilbake i sikkerhet og holde forsyningslinjer funksjonelle.

Industriell

Den robotiske industrielle revolusjonen endret flere industrier. Dagens kjøretøy er mer pålitelige, avanserte og komplekse takket være presisjonen disse enhetene kan håndtere. Første generasjon av robotikk kunne ikke tenke og måtte følge enkle instruksjoner. Denne generasjonen vil ha evnen til å utføre flere oppgaver basert på hva som trengs på tidspunktet.

Smart‑roboter har hjulpet selskaper som Amazon (AMZN ) med å oppnå et konkurransefortrinn i markedet. Etter hvert som AI‑interaksjoner blir mer flytende takket være introduksjonen av LLM‑chatboter som Chat GPT, vil fremtiden inkludere mennesker som bruker eksoskjeletter og jobber sammen med roboter drevet av avanserte AI‑systemer.

Romfart

Robotiske eksoskjeletter kan i fremtiden hjelpe astronauter med å bevege seg gjennom de dynamiske miljøene som finnes i verdensrommet. Merk at robotikk har spilt en viktig rolle i tidligere utforskning, inkludert bruk på den internasjonale romstasjonen.

NASA avduket sitt første robotiske eksoskjelett X1 allerede i 2012. Interessant nok ble enheten ikke utviklet for å hjelpe astronauter med å bygge boliger på månen, men snarere for å bistå i rehabilitering av pasienter etter hofteoperasjoner. Dagens versjoner bruker AI og mindre batterier for å forbedre ytelsen

Smarte eksoskjeletter som gjør livet ditt bedre

Hvis du noen gang har måttet måke en innkjørsel i kulden eller bære tunge gjenstander under sommersolen, kan du se hvordan et eksoskjelett kan være nyttig. Integreringen av AI har tatt denne teknologien fra motorer til tenkende maskiner som kan hjelpe folk med å forebygge skader og helbrede fra funksjonshemninger. Av disse grunner er AI‑robotikk en sektor du må følge med på.

Du kan lære mer om spennende blokkjedeprosjekter her.