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鞋內(nèi)傳感器和移動(dòng)機(jī)器人可以幫助老年人保持活躍

2020-11-16 10:03 3xmaker合越智能

導(dǎo)讀:我們首次將可穿戴式傳感技術(shù)與自動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人相集成。

史蒂文斯和哥倫比亞大學(xué)的多學(xué)科研究人員合作開發(fā)了一種創(chuàng)新的輔助設(shè)備,以幫助老年人保持平衡和運(yùn)動(dòng)。

史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員正在利用一些最新的機(jī)械和機(jī)器人技術(shù)來幫助我們一些最老的人群保持健康,活躍和獨(dú)立。

電氣和計(jì)算機(jī)工程和機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主任的Yi Guo教授,和助理教授機(jī)械工程和可穿戴式機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任達(dá)米亞諾Zanotto,在史蒂文斯學(xué)院助理教授Arts and Letters和哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的Ashwini K. Rao合作研究中將一個(gè)輔助移動(dòng)機(jī)器人伴侶與可穿戴式鞋內(nèi)傳感器結(jié)合在一起,該系統(tǒng)旨在幫助老年人維持他們賴以生存的平衡和運(yùn)動(dòng)。

郭說:"平衡和運(yùn)動(dòng)對(duì)于這個(gè)人來說可能是重要的問題,如果老年人跌倒并受傷,他們保持健康和運(yùn)動(dòng)的可能性就會(huì)降低。" 因此,他們的適應(yīng)水平和表現(xiàn)下降。我們的移動(dòng)機(jī)器人伴侶可以通過保持良好的步行功能來幫助減少摔倒的機(jī)會(huì),并為健康的生活方式做出貢獻(xiàn)。"這些移動(dòng)機(jī)器人旨在引導(dǎo)步行,并使用鞋內(nèi)傳感器監(jiān)控用戶的步態(tài),指出問題并調(diào)整鍛煉速度和步伐。該計(jì)劃是國家科學(xué)基金會(huì)為期四年的研究項(xiàng)目的一部分。

"我們首次將可穿戴式傳感技術(shù)與自動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人相集成,"扎努托說,他在哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心與老年人一起工作了三年,然后于2016年來到史蒂文斯。這些不同的專業(yè)領(lǐng)域可以利用可穿戴傳感技術(shù)的優(yōu)勢(shì),例如精確捕獲人類運(yùn)動(dòng),并具有移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)勢(shì),例如更大的計(jì)算能力。

該團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)算法,融合智能,通俗易懂的鞋內(nèi)傳感器和先進(jìn)的車載傳感器中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),以告知機(jī)器人的導(dǎo)航協(xié)議并控制機(jī)器人與老年人互動(dòng)的方式。這是一種幫助老年人安全地進(jìn)行步行鍛煉并維持其生活質(zhì)量的有前途的方法。

 充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

智能機(jī)器人和智能鞋墊的示意圖

擬開發(fā)的集成機(jī)器人和可穿戴傳感器系統(tǒng)通過讓受試者參與并提供反饋來指導(dǎo)步行鍛煉。機(jī)器人內(nèi)置傳感器和智能鞋墊相結(jié)合,可提供自主的在線步態(tài)評(píng)估。

Guo和Zanotto正在與社交和健康心理學(xué)專家Lytle合作,以實(shí)現(xiàn)社交連接能力,并使人與機(jī)器人之間的雙向交互對(duì)老年人更加直觀,引人入勝且有意義。

Zanotto說:"特別是在COVID期間,對(duì)獨(dú)自生活的老年人與家人和朋友進(jìn)行社交聯(lián)系非常重要,并且機(jī)器人同伴還將提供電話會(huì)議工具,以直觀,透明的方式進(jìn)行互動(dòng)。"

郭說:"我們希望使用該機(jī)器人實(shí)現(xiàn)社交聯(lián)系,也許將其與Alexa等對(duì)話代理集成。" "目標(biāo)是使它成為一個(gè)伴侶機(jī)器人,該機(jī)器人可以感知,例如,您正在做飯,或者您在客廳里,并且可以幫助您在該處做些事情。"

"作為工程師,我們傾向于在實(shí)驗(yàn)室中工作,試圖優(yōu)化我們的算法,設(shè)備和技術(shù)," Zanotto指出,"但最終,除非影響現(xiàn)實(shí)生活,否則我們的工作價(jià)值有限??吹饺绾螌⑽覀?cè)趯?shí)驗(yàn)室中開發(fā)的設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用于真實(shí)的人們,這真是令人著迷。"

 在疫情中保持前進(jìn)

"今年夏天和秋天,學(xué)生們首次驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力,該能力可以監(jiān)測(cè)和評(píng)估步行過程中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性余量,換句話說,就是評(píng)估跟隨機(jī)器人的人是否正常步行或跌倒的危險(xiǎn)。他們還正在為機(jī)器人設(shè)計(jì)參數(shù),以提供預(yù)警和反饋,以幫助人類受試者在行走時(shí)糾正姿勢(shì)和步態(tài)問題。"

這些警告實(shí)際上會(huì)在腳下,因?yàn)樾瑑?nèi)傳感器會(huì)像振動(dòng)的手機(jī)一樣脈動(dòng),以向?qū)ο髠鬟f即時(shí)的方向信息。

"我們不是第一個(gè)使用這種觸覺刺激技術(shù)的人,但是這種應(yīng)用是新的," Zanotto說。

到目前為止,該團(tuán)隊(duì)已在頂級(jí)的機(jī)器人技術(shù)出版地點(diǎn)發(fā)表了論文,其中包括有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)和康復(fù)工程的IEEE Transactions和2020 IEEE國際機(jī)器人技術(shù)與自動(dòng)化大會(huì)(ICRA)。這是實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)的重要一步,這種協(xié)同作用使工程師的技術(shù)專長可以集中于對(duì)生物識(shí)別技術(shù)的臨床關(guān)注以及各地老年人的真實(shí)生活。