爱吧机器人网 » 分类 > 特种机器人 > 正文

新型轻便机器人套装重5kg,辅助跑步和步行

虽然步行对大多数人来说似乎不是负担,但对有些人来说,这项简单的运动往往会让人感到筋疲力尽。比如手术或中风后恢复的患者、帕金森氏症患者以及其他行动不便的人,甚至对于在复杂地形上负重的士兵或消防员来说,步行或跑步也都是一种挣扎。

许多研究人员一直在思考这个问题,因此他们开发了许多外部可穿戴设备,能够让用户比平时更容易地移动、行走和跑步。各种“机器人外骨骼”或机器人套装已经发展了很多年,目的是减少用户在行走和跑步时的能量消耗(或代谢率)。然而,到目前为止,正如来自韩国首尔中央大学的Giuk Lee教授所说,“机器人外骨骼往往体积庞大、重量沉;虽然行走实验显示出了有希望的结果,但在增加设备重量的情况下跑步所消耗的能量超过了机器人辅助能带来的好处。”

\
正如Lee教授和他的同事在《科学》杂志上发表的论文中所解释的,问题在于“行走和跑步有着根本不同的生物力学,这使得开发辅助两种步态的设备具有挑战性。”为了应对这一挑战,科学家们展示了他们最新开发的外衣裤套装,大部分是由织物制成的背心、腰带和大腿套,就像我们在日常生活中穿的衣服一样。这些部件通过电线连接,并装有电池和类似马达的装置(致动器)。该装置重量仅为5公斤,被方便地安装在腰部周围,以协助臀部伸展肌肉,并允许更大的运动范围。更重要的是,这个套装可以在行走和跑步步态之间自动切换辅助模式,以达到最大的辅助效率。

\

科学家们在跑步机上和不同地形的户外球场上测试了他们的原型,以研究在不同条件下辅助套装所达到的节能效果。他们使用一种算法对步态(行走或跑步)进行分类,为设备提供反馈,并相应地调整辅助模式。这允许套装把由致动器发起的运动和由算法识别的步态相匹配,从而最大限度地节省能量。室内外测试表明,该算法对步行和跑步步态的识别准确率达99.98%以上。

\
在科学家们确认了算法的准确性后,他们就开始研究套装的辅助功能所节省的新陈代谢。他们发现,外套装辅助系统使以每秒1.5米(每小时4.8公里)的速度行走的能量成本降低了9.3%,相当于用户减轻了7.4公斤。它还成功地在跑步任务(2.5米/秒或9公里/小时的速度)中节省了能量,其辅助功能将代谢率降低了4%,相当于体重减轻了5.7公斤。这样的能量节省似乎是微不足道的,但根据Lee教授和他的同事们的说法,“虽然这些代谢率上的变化相对适度,但它们的重要性类似于那些已经被证明足以提高步行和跑步运动能力极限的改变。因此,我们认为,这些能量节省可能导致最大极限运动能力的相应增加,例如,在越野赛上。”

\
与以往严重依赖膝关节功能的外套装不同,这种新设备使用臀部伸展来驱动腿部运动,使其特别适用于膝上截肢者和其他缺乏完全膝关节功能的人。通过利用臀部伸展的力量,这款机器人套装的用户将能够在各种地形中获得更高的运动能力,并根据需要在跑步和步行之间无缝切换。

最后,Lee教授说:“我们期待这种‘可穿戴机器人’将有很多用途,比如帮助老年患者康复训练,提高士兵或消防员的工作效率。展望未来,我们预想这件外衣裤套装会挂在衣橱里,就像我们每天穿的衣服一样。”

——end——

爱吧机器人网原创

上一篇:麻省理工最新机器人“装配工”未来可建造太空基地
下一篇:美国普渡大学研发快动作软体机器人,灵感来自变色龙舌头捕食
精选推荐
谷歌《Nature》发论文称实现量子霸权 18亿倍速碾压世界最强超算
谷歌《Nature》发论文称实现量子霸权 18亿倍速碾压世界最强超算

[2019-10-23]  谷歌坚称自己已经取得了量子霸权——这标志着计算研究领域的一个重要里程碑。谷歌首次发布声明是在今年9月,虽然遭到竞争对手的质疑,但就 ...

揭秘达芬奇手术机器人
揭秘达芬奇手术机器人

[2018-04-19]  达芬奇手术系统是由美国Intuitive Surgical公司制造的机器人手术系统。美国食品和药物管理局(FDA)于2000年通过该标准,旨在利用微创手段 ...

17世纪的莱布尼茨试图制造“思想机器”却被现实打脸
17世纪的莱布尼茨试图制造“思想机器”却被现实打脸

[2019-11-05]  莱布尼茨,德国哲学家、数学家、律师,历史上少见的通才1666年,德国博学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)发 ...

机器人从工业走向家庭  库卡KUKA目标是引领中国市场
机器人从工业走向家庭 库卡KUKA目标是引领中国市场

[2017-12-08]  机器人正在改变着人们的生活方式,而库卡KUKA想要在中国这个大蛋糕中占有一块大份额,库卡公司正在引领市场...

美国喷气推进实验室的AI驱动无人机挑战人类飞行员
美国喷气推进实验室的AI驱动无人机挑战人类飞行员

[2017-12-08]  随着无人机及其组件越来越小,效率越来越高,功能越来越强大,我们已经看到越来越多的研究开始让无人机自主飞行在半结构化的环境中,而不依赖于外部定位。 宾夕法尼亚大学在......

谷歌大脑发布ROBEL基准 鼓励用低成本机器人训练AI系统
谷歌大脑发布ROBEL基准 鼓励用低成本机器人训练AI系统

[2019-10-11]  训练AI系统的机器人D& 39;Claw和D& 39;Kitty用于控制机器人的人工智能系统,测量其性能所使用的基准通常仅限于为工业环境设计的昂贵硬件, ...

如何让人工智能机器人快速自我纠正错误并吃一堑长一智?
如何让人工智能机器人快速自我纠正错误并吃一堑长一智?

[2017-08-23]  莱斯特大学数学系的研究人员在《Neural Networks》杂志上发表了一篇文章,概述了新算法的数学基础,可以使人工智能收集错误报告并立即纠正,而不影响现有技能 ,同时还会积......

智能机器人困惑的时候知道该问什么问题
智能机器人困惑的时候知道该问什么问题

[2017-03-20]   照片:Nick Dentamaro 布朗大学 上周,我们提到了麻省理工学院的一些研究,即通过链接人的大脑来帮助机器人在他们将要犯错误的时 ...

本周栏目热点

让机器人参与救灾 需要克服哪些问题?

[1970-01-01]     灾害响应机器人要面对复杂的问题  大约是三四个月之前,在美国加利福尼亚 ...

五分钟让你洞晓海底机器人检测海管的玄机

[2016-02-01]     在2015年海洋技术大会(OTC)上,Oceaneering公司的Magna水下检测系统获得 ...

机器人治疗糖尿病

[1970-01-01]    众所周知,糖果、蛋糕巧克力等甜食是女生的最爱,今年22岁的姑娘小刘也是这些甜食的超级粉丝,每天都吃。她身高1米6,体重却有90多公斤 ...

[2015-12-14]     12月12日,由中科院沈阳自动化研究所、中国北方车辆研究所等9家单位发起的&mdash&mdash中关村融智特种 机器人 联盟首届理事会在京召开。来自科技 ...

服务机器人产业已奏起“狂想曲”

[1970-01-01]    服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,可以分为专业领域服务机器人和个人 家庭服务机器人,服务机器人的应用范围很广,主要从事维 ...