Главная / Стратегия, основанная на человеческих рефлексах, поможет удержать роботов и протезы «на ногах»
14.12.2015 |
|
 Качания и спотыкания часто приводят к падениям для людей с ампутированными конечностями, использующими протезы, но роботизированная протезная нога, разрабатываемая в Университете Карнеги-Меллона, обещает помочь пользователям в восстановлении своего баланса с помощью методов, основанных на том, как контролируются ноги человека.
Стратегия управления, разработанная за счет изучения человеческих рефлексов и другие нервно-мышечных систем управления, показала обещание в моделировании и в лабораторных испытаниях, обеспечивая устойчивую ходьбу по неровной местности и лучшее восстановление от поездок и толчков. В течение следующих трех лет, эта технология будет развиваться и проходить испытания у добровольцев с ампутацией выше колен.
Питаемые протезы могут помочь компенсировать недостающие мышцы ног, но если инвалиды станут бояться падения, то они не будут использовать их. Сегодняшние протезы пытаются имитировать естественное движение ноги, но они не могут реагировать подобно здоровой ноге человека при поездках, спотыкании и толканиях. Работа исследователей мотивирована идеей о том, что если понимать, как люди могут контролировать свои конечности, то можно использовать эти принципы для управления роботизированными конечностями.
Эти принципы могут помочь не только протезам, но и ножкам роботов. Последние данные исследователей применяют нервно-мышечную схему управления для протезов ног и, в моделировании, для полноразмерных шагающих роботов.
Исследователи изучали динамику шагания и контроля двигателя в течение прошлого десятилетия. Среди его наблюдений входит роль мышц-разгибателей ног, которые, как правило, выпрямляют суставы. Они говорят, что силовая обратная связь от этих мышц автоматически реагирует на нарушения в поверхности под ногой, быстро замедляя движение ноги или растягивая ногу дальше по мере необходимости.
Исследователи оценили нервно-мышечную модель с помощью компьютерного моделирования и питаемого от кабеля устройства размером приблизительно в половину человеческой ноги, называемого роботизированной нервно-мышечной ногой.
Исследователи обнаружили, что метод нервно-мышечного управления может воспроизводить нормальную ходьбу и эффективно реагирует на нарушения по мере того, как нога начинает качаться вперед, а также в конце разгара. Подробная работа будет необходима, поскольку схема управления пока не эффективно реагирует на нарушения в середине подъема.
Питаемые протезы имеют двигатели, которые могут отрегулировать угол коленок и голенной стопы при ходьбе, обеспечивая более естественную походку. Эти двигатели также генерируют силу, чтобы компенсировать недостающие мышцы, что позволяет ампутантам двигаться так же быстро, как и трудоспособному человеку.
Более миллиона людей имеют ампутацию ноги, и это число, как ожидается, вырастет в четыре раза к 2050 году. Около половины населения среди инвалидов-ампутантов имеет страх к падению, и большие цифры говорят, что неспособность ходить по неровной местности ограничивает качество их жизни. Роботизированные протезы являются новой областью, дающей возможность решения этих проблем с новыми конструкциями протезов и стратегией управления.
|
|
