211service.com
Ett robotiskt ersättningsben stöttar sina grejer
Ett robotiskt underben som låter amputerade gå mer bekvämt och naturligt kan förebåda en förändring mot mer sofistikerade motordrivna proteser.
Benet utvecklas av Robert Gregg , en biträdande professor vid University of Texas i Dallas, och hans studenter. Sensorer och mjukvara kontrollerar dess rörelse och säkerställer att den snabbt anpassar sig till bärarens gång för att alltid upprätthålla korrekt balans.
Robotproteser kräver vanligtvis aktiv kontroll under hela gångcykeln eller steget. Benet som utvecklats i Greggs labb använder ett mer passivt tillvägagångssätt. Dess kontrollalgoritm bestämmer benets position och rörelse med hjälp av sensorer och utför sedan en enda beräkning för att avgöra när kraft ska appliceras. Detta gör den beräknings- och energieffektiv, och ger också en mycket naturlig gång, som tester av amputerade frivilliga visar:
Feedbacken från de amputerade patienterna vi har arbetat med har varit mycket positiv, säger Gregg. Det kändes som att benprotesen verkade följa dem snarare än att de följde benet. De kan starta eller stanna, och benet kommer att reagera; de kan gå snabbare eller långsammare, och benet kommer att reagera på det naturligt.
Medan Greggs grupp skapade programvaran för den nuvarande prototypen, utvecklades hårdvaran vid Vanderbilt University. Greggs grupp utvecklar nu sin egen robotlem, som han säger kommer att vara ännu mer känslig för rörelsen i bärarens överben. Han tror att tekniken kan kommersialiseras inom några år.
Styralgoritmerna för benet är baserade på arbete utfört av Jessy Grizzle , professor i robotik vid University of Michigan. Grizzles matematik ger ett mer effektivt och graciöst sätt att utföra dynamisk förflyttning på två ben. Han och andra använder metoden för att kontrollera tvåbenta gående robotar, som kräver mycket mindre kraft än andra konstruktioner.
Betydande framsteg har gjorts mot robotrörelse med ben under de senaste åren. Vissa robotar, som de som utvecklats av det Google-ägda företaget Boston Dynamics , är kapabla att röra sig dynamiskt, vilket innebär att de kan hålla sig balanserade medan de travar eller springer även över grovt, ojämnt underlag (se Robotarna som springer så här ).
För att undvika att ramla omkull använder de flesta tvåbenta robotar ofta fortfarande en princip som kräver exakt kontroll över varje rörelse och förlitar sig på att en fot sätts på marken. Det kommer inte att fungera med en protes, för det är inte så folk går, säger Grizzle.
Benförflyttning är ett viktigt mål inom robotteknik eftersom det kommer att göra det möjligt för maskiner att täcka ojämn eller förrädisk terräng och komma in i byggnader som är designade för människor. Men det är fortfarande utmanande att göra i den verkliga världen, vilket framgår av många av robotarna som deltar i en tävling som anordnades av DARPA i Pomona, Kalifornien, i juni (se En hinderbana kan gynna robotliknande ). Robotarna utförde anmärkningsvärda bedrifter i form av smidighet och skicklighet men drabbades också av ett antal pinsamma fall .
Så naturlig som UT Dallas proteslem verkar, kan den ännu inte röra sig mellan olika typer av åtgärder – till exempel övergången från att gå till att klättra i en trappa – utan någon form av extern kontroll. Gregg tror att det kan vara möjligt att utlösa en förändring utan en extern styrenhet, genom att använda bärarens rörelse. Jag jobbar på en ny idé för det, säger han.