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

Fremskritt innen kunstig intelligens fortsetter å ha en rungende effekt på robotindustrien. Disse sektorene har gjort store fremskritt det siste tiåret og ser nå ut til å kollidere synergistisk. Her er hvordan AI bidrar til 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 i lang tid og har kommet langt nok til å støtte konseptet med humanoide trekk og vedheng. Det er imidlertid lite sannsynlig at du vil se et roboteksoskjelett når du går til matbutikken eller lokale mekanikere. Foreløpig er denne teknologien fortsatt regulert i forskningsanlegg.

Hovedårsaken til at eksoskjeletter har vært så vanskelige å lage en levedyktig løsning i arbeidsstyrken eller andre kapasiteter, er ikke maskinvarerestriksjonene, men snarere programvaren. Det er enkelt å lage en motor som fungerer som et ledd. Det er mye vanskeligere å lage en datamaskin som kan se som et øye eller føles som en hånd.

Kilde – eksobionikk

Et av hovedproblemene med eksoskjeletter til dags dato er at de krever omfattende kalibrering og må individualiseres for personen, scenariet, miljøet og oppgavene. Dette intense programmeringskravet betyr at de fleste eksoskjeletter forblir begrenset i sine muligheter.

Lage mer allsidige eksoskjeletter

Eksoskjelettutviklere anerkjente disse begrensningene tidlig og brukte programvare som et middel til å prøve å lindre problemet. Det mest avanserte eksoskjelettet bruker AI til å se på et scenario og finne ut hvilket program det ligner mest på i bibliotekene. Denne stilen med AI-assistert eksoskjelett har vært mer vellykket, men krever fortsatt mer beregningskraft enn det som er tilgjengelig for øyeblikket på en bærbar og rimelig måte.

En ny tilnærming

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

Arbeidet deres kulminerte med introduksjonen av en forbedret eksoskeleton operativsystem som ikke krever opplæring, kalibrering eller justeringer for å bruke. Imponerende nok kan dette systemet gjøre automatiske heuristiske justeringer basert på om personen går, står, går i 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 fremfor 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 dyplæringsalgoritme for å oversette menneskelige handlinger til bevegelse på enheten. Enheten refererer kraft- og bevegelsesfangstdata i sanntid for å gjenskape intensiteten av bevegelser og sikre optimal ytelse. I tillegg eliminerer AI behovet for håndkontroller som modusskift for trapper eller løping.

Trening av AI

Opplæring av AI-roboteksoskjelettet krevde at ingeniørene opprettet et databibliotek. For å utføre denne oppgaven samlet de en gruppe brukere og fikk dem til å bære enheten mens den var i sensorisk modus. Forskerne ønsket å sikre et bredt spekter av data, så de oppsøkte spesifikt personer av forskjellige kjønn og kroppstyper.

Kontrollgruppedeltakerne ble deretter bedt om å utføre ulike oppgaver, alt fra å løpe og hoppe til å trykke ned kraftplater for å måle trykk. Deltakerne måtte også krysse trapper og ramper som en del av programmeringsprosessen.

Alle registrerte data ble matet til dyplærings AI-algoritmebiblioteket. Disse dataene gjorde det mulig for forskere å bestemme nøyaktig hva hver ledd gjorde under visse aktiviteter. Sluttresultatet var en universell eksoskjelettkontroller som fokuserer situasjonsbevissthet på brukerens reaksjoner i stedet for miljøet.

Tidligere AI Ventures

Aaron Young og teamet hans er fortsatt en banebrytende kraft innen AI-roboteksoskjelettsektoren. De har allerede produsert andre imponerende produkter for å hjelpe de med mobilitetsproblemer. I ett tilfelle laget teamet proteser som bruker AI for å hjelpe barn med hjerneskader med å navigere trygt.

Robotiske eksoskjeletter gjør livet bedre for de som lever med funksjonshemminger

Det er en million grunner til at robotiske eksoskjeletter ville være et stort pluss for samfunnet. Studier har vist at disse enhetene kan hjelpe funksjonshemmede å komme seg fritt rundt. De er også nyttige for gjenopprettingsprosessen der de kan hjelpe folk å gjenvinne sitt naturlige steg.

Eksoskjeletter kan brukes i større industrianlegg i fremtiden da de reduserer tretthet og forhindrer skader. Fra robotsoldater som bærer mer ammunisjon inn i kamp til mekanikere som tar motoren din jevnt ut, det er mange måter denne teknologien kan forbedre livet for alle på.

Innovative løsninger for restitusjon og rehabilitering

Helsesektoren for AI-robotikk er på vei oppover, og innovative konsepter fortsetter å drive investorinteressen til himmels. I dag er det flere AI-drevne robotsystemer i drift enn noen gang. Hver av disse enhetene fortsetter å øke sin evne til å kommunisere og hjelpe til med daglige oppgaver. Her er et par eksempler på hvordan AI fortsetter å omforme markedet og åpner døren for nye muligheter.

1. Ubegrensede løsninger

Limbitless Solutions ble lansert i 2015 og er basert på University of Central Florida. Forskningsfirmaet avduket nylig et nytt produkt som hjelper barn med manglende lemmer med å komme over stigmaet ved å bruke protetiske lemmer ved å bruke tilpassede overlegg.

Barna bruker en AI-bildegenerator drevet av Adobe for å lage et utvalg av mulige overlegg basert på tekstinndata. Spesielt velger flertallet av barna videospill- og filmkarakterer som dekor. Når de velger hvilke design de liker, lages en 3D-printet versjon. Overlegget er enkelt å installere da det festes direkte til protesedelen.

Spesielt jobber teamet for tiden med en gruppe barn fra Orlando Health Arnold Palmer's Hospital for Children. Deltakerne rapporterte høyere moral etter å ha tilpasset protesen. I fremtiden kan du se mange flere kule og personlig tilpassede proteser takket være dette innovative konseptet.

2. Rewalk Robotics aka 'DBA Lifeward'

ReWalk Robotics Ltd. (LFWD -3.87%)

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 slagofre med å lære om sin opprinnelige port. Systemet bruker AI for å registrere og justere trinnene dine i bevegelse.

Enheten ble bygget med myke materialer for å redusere vekten 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 dets lette og sammenleggbare materiale det rimeligere og enklere å lagre sammenlignet med andre alternativer.

Brukeren er utstyrt med en kontrollpute som låses til håndleddet. Denne fjernkontrollen brukes til å justere eksoskjelettets situasjonelle ytelse. Det er alternativer for trapper, forbedre utholdenheten din, milde turer og andre nyttige alternativer.

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

Brukstilfeller – AI Robotic Exoskeletons

Etterspørselen etter intelligente eksoskjeletter utvidet seg over flere sektorer i løpet av det siste tiåret. Disse enhetene kan en dag brukes til å skade, helbrede og hjelpe, avhengig av scenariet. Her er et par exoskeleton use cases verdt å følge med på.

Militær

Du bør ikke bli overrasket over å høre at det militærindustrielle komplekset lenge har hatt øynene opp for eksoskjeletter. DARPA har finansiert en rekke konkurranser for å drive innovasjon i de militære eksoskjelettkonseptene. Disse gruppene ser flere bruksområder for disse enhetene på slagmarken.

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

Industrielt

Den industrielle robotrevolusjonen endret flere bransjer. Dagens kjøretøy er mer pålitelige, avanserte og komplekse takket være presisjonen disse enhetene kan håndtere. Den første generasjonen robotikk kunne ikke tenke og måtte følge enkle instruksjoner. Denne generasjonen vil ha muligheten til å utføre flere oppgaver basert på hva som trengs på den tiden.

Smart Robots har hjulpet selskaper som Amazon med å få et konkurransefortrinn i markedet. Ettersom AI-interaksjoner blir mer flytende takket være introduksjonen av LLM-chatbots som Chat GPT, vil fremtiden inkludere mennesker som bruker eksoskjeletter som jobber sammen med roboter drevet av avanserte AI-systemer.

Romfart

Robotiske eksoskjeletter kan hjelpe astronauter å krysse de dynamiske miljøene som finnes i verdensrommet i fremtiden. Spesielt har robotikk spilt en viktig rolle i tidligere utforskning, inkludert bruk i den internasjonale romstasjonen.

NASA avduket sitt første roboteksoskeleton X1 helt tilbake i 2012. Interessant nok ble enheten ikke utviklet for å hjelpe astronauter med å bygge hjem på månen, men den ble heller opprettet for å hjelpe til med å rehabilitere pasienter etter hofteoperasjoner. Dagens versjoner bruker AI og mindre batterier for å forbedre ytelsen

Smarte eksoskjeletter 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 det kan være nyttig å ha et eksoskjelett. Integreringen av AI har tatt denne teknologien fra motorer til tenkemaskiner som kan hjelpe folk med å forhindre skader og helbrede fra funksjonshemninger. Av disse grunner er AI-robotikk en må-se-sektor.

Du kan lære mer om spennende blokkjedeprosjekter her..