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un finanziamento di $1,7 milioni NIH per sviluppare nuovo tipo di esoscheletro alimentato per gli arti inferiori

In uno sforzo per portare l'assistenza robot ai lavoratori, gli anziani e più, un gruppo dell'università del Michigan sta sviluppando un nuovo tipo di esoscheletro alimentato per fondato a arti più basso da $1,7 milioni dagli istituti della sanità nazionali.

Uno in otto Americani affronta un'inabilità di mobilità, con la difficoltà grave camminanti o scale rampicanti, ma una soluzione robot potrebbe essere molto ingombrante che i vestiti dell'interamente organismo del SCI-fi. Il gruppo di U-M pianificazione mettere a punto un sistema modulare e alimentato dell'esoscheletro che potrebbe essere usato su uno o sulle giunzioni multiple dei cosciotti. Il progetto triennale in primo luogo studierà i lavoratori che sollevano ed abbassa gli oggetti e gli anziani che hanno perso la mobilità con l'età. Nei lavori futuri, il gruppo vorrebbe includere la gente con altre inabilità.

“Imagine che aggiunge un piccolo motore ad un cavaliere della bicicletta- ancora pedals, ma c'è che extra alimenti per alzarsi le colline senza rompere troppo di un sudore,„ ha detto il cavo Robert Gregg, professore associato di elettrico e ingegneria informatica del progetto.

“Similmente, possiamo catturare le parentesi graffe convenzionali della caviglia, del cinorrodo o di ginocchio usate oggi, aggiungere un sistema specializzato autonomo dell'attrezzo e del motore e fornire la potenza ad una giunzione specifica a mobilità di aumento.„

Le parentesi graffe convenzionali, o il orthotics, non possono attivamente assistere le giunzioni umane durante le attività provocatorie. Gli esoscheletri avanzati, d'altra parte, sono costruiti in un modo che lo rende difficile affinchè gli utenti si muova contro il motore, anche conosciuto come backdriving il motore. Ciò è in parte perché questi esoscheletri sono destinati solitamente per sostituire la funzione completa di intero arto. Parzialmente assistere le giunzioni specifiche è una sfida differente.

Tuttavia, una di più grandi transenne per gli esoscheletri è che devono riconoscere esattamente l'intenzione dell'utente ed abbina quell'intenzione con un atto corretto. Altrimenti, l'esoscheletro aggiunge allo sforzo richiesto dall'utente.

C'è un continuum delle possibilità umane del movimento, dalle prese di salto alla camminata su una pendenza leggermente differente. Se l'esoscheletro riconosce l'attività sbagliata, quindi è metter nel mezzosi dell'essere umano.„

Robert Gregg, professore associato di elettrico e ingegneria informatica, università del Michigan

Ci sono due tasti al sistema Gregg ed il suo gruppo prevede compenserà queste imperfezioni: un più nuovo stile del motore e della trasmissione e un genere differente di algoritmo di controllo.

La sfida con il motore sta consegnando abbastanza equivalente dell'esoscheletro di coppia di torsione- del muscolo resistenza-mentre essendo piccola ed abbastanza leggera durare. Solitamente, questo è raggiunto usando un piccolo motore che fila rapidamente e convertendo quella velocità in coppia di torsione con una trasmissione alto-innestata. Quella trasmissione lo rende duro affinchè un utente si muova contro il motore.

Il gruppo di Gregg risolverà questo problema usando il piano, motori che originalmente sono stati utilizzati in fuchi e più recentemente sono stati utilizzati nel progetto del Cosciotto-un di open source dal Rouse di Elliott del membro di gruppo, assistente universitario di stile “del pancake„ dell'ingegneria meccanica. Questi motori non hanno bisogno di altrettanti attrezzi di consegnare abbastanza coppia di torsione per contribuire ad alimentare un essere umano, che li rende facili a backdrive.

Per gestire il motore e la trasmissione, il gruppo svilupperà un algoritmo di controllo “compito-invariante„, che non conterà sul conoscere il compito che l'utente sta provando a completare per efficacemente fornire l'assistenza.

“Dovete assicurarti che quando dite al motore che cosa fare, non state combattendo l'essere umano, ma quella è una sfida importante perché non conoscete sempre l'intenzione dell'essere umano,„ Gregg abbia detto. Invece di predizione dove un essere umano si muoverà, il gruppo semplificherà il problema ed il lavoro sull'alterazione come l'essere umano si muove.

“Con questo metodo, possiamo compensare la gravità: dovunque vi muoviate, il motore può assistere a quello. Un altro esempio è inerzia: dovunque vi muoviate, il motore può compensare l'inerzia dell'arto per rendere il movimento più facile,„ Gregg ha detto.

Lavorando con Chandramouli Krishnan, un professore associato di medicina e ripristino fisico ed Alicia adottiva, un orthotist certificato di prosthetist al Orthotics di U-M. e protesi concentra, il gruppo determinerà le migliori configurazioni del sistema modulare per le popolazioni differenti. Il gruppo egualmente studierà se il peso supplementare del motore è camice utile.

Gregg spera che il progetto provochi un sistema a basso costo che tutto il clinico potrebbe ripiegare semplicemente aggiungendolo ai orthoses disponibili immediatamente correnti della caviglia, del cinorrodo e del ginocchio. Ed oltre i lavoratori e le popolazioni anziane di questo progetto, Gregg spera che il sistema potrebbe essere utile alle vaste popolazioni che richiedono appena un bit, ma non completare, assistenza con ottenere intorno.