У експериментима са 11 тјелесно способних људи, такозваном алгоритму човека у петљи било је потребно око сат времена да се оптимизира егзоскелет, а после тога је смањила количину енергије која је учесницима била потребна за ходање у просеку за 24 процента, рекао је члан истраживачког тима Рацхел Јацксон, постдокторска истраживачица на Одјелу за машинско инжењерство на Универзитету Царнегие Меллон (ЦМУ).
"Величина смањења била је прилично запањујућа", рекао је Џексон Ливе Сциенце-у.
Јацксон и њене колеге, под водством Стевена Цоллинса, ванредног професора машинског инжењерства ЦМУ, и Јуањуан Зханг, раније ЦМУ, а сада професор на Универзитету Нанкаи у Кини, објавили су резултате свог истраживања на мрежи данас (22. јуна) у часопису Наука.
Олакшано оптерећење је свакако привлачно, али персонализовани егзоскелет такође може повећати удаљеност коју једна особа са способним ходом може да пређе, а чак би могао и да помогне појединцима да брже трче, рекао је Џексон.
Људи са физичким оштећењима, попут оних који су претрпели мождани удар, неуролошку повреду или ампутацију, такође могу остварити користи, рекао је Џексон. Персонализовани егзоскелет могао би да ходање учини лакшим или лакшим него што је било пре ампутације или повреде, рекла је она.
Прије тога, највеће просјечне редукције енергије које су постигли други истраживачки тимови износили су 14,5 посто, користећи ручно прилагођене егзоскелете глежња који се носе на обје ноге, и 22,8 посто, користећи егзозуит који је дјеловао на оба бока и на оба глежња користећи претходно програмиране поставке.
Али алгоритам ЦМУ-а-човека-у-петљи је био бољи и није се ослањао на унапред програмирање.
"Овај алгоритам је био толико добар да је могао да открије стратегију помоћи за смањење трошкова за енергију само једним уређајем", рекао је Џексон. "То је било прилично цоол."
Изазов са егзоскелетима је тај што, иако су они намијењени да помогну некој особи, они могу ометати кретање, рекао је Џексон. За почетак, сваки уређај долази са својом тежином, која се креће у распону од неколико унци до пар килограма, а корисник то тежину мора носити. Егзоскелети су такође дизајнирани да примењују силу на одређене делове тела, али ако је време силе искључено, особи ће можда требати више енергије да се креће, рекао је Џексон. А то је контрапродуктивно.
Током фазе оптимизације недавне студије, сваки учесник носио је егзоскелет глежња, као и маску дизајнирану за мерење нивоа кисеоника и угљен диоксида (ЦО2). Ове мере се односе на то колико енергије особа троши. Док је свака особа стабилно корачала стазом, егзоскелет је примењивао различите облике помоћи на глежњеве и стопала.
Ти обрасци су били комбинација када је сила била примењена и количине силе. На пример, силе се могу применити рано у положају (када пета први пут удари у земљу), у средини положаја (када је стопало равно) или касно у положају (када се стопало преврне на ножни прст). Током тих варијација положаја, могла би се применити већа или мања количина силе.
Алгоритам је тестирао одговоре учесника на 32 различита узорка, који су се мењали на свака 2 минута. Затим је мерено да ли образац особи олакшава или отежава ходање.
На крају сесије, која је трајала нешто више од сат времена, алгоритам је произвео јединствени образац помоћи оптимизован за сваког појединца.
"У погледу општег облика образаца, постојала је велика варијабилност, што говори о важности прилагођавања ових стратегија свакој особи, уместо да се иста ствар примени свима", рекао је Џексон.
Додала је да је уређај можда добро функционисао не само зато што је "учио", већ и зато што је променио образац помоћи и особа која га користи такође је учила.
"Мислимо да то приморава људе да истражују различите начине координације својих потеза како би боље комуницирали са уређајем," рекао је Џексон. То вам помаже да водите особу о томе како најбоље да користи уређај и од њега имате највећу корист. "То је двосмерна улица", рекла је.
Остали чланови тима планирају да тестирају како би се алгоритам могао смањити како би се створио егзоскелет са шест зглобова, дизајниран да се носи на целој доњој половини тела.
