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移动世界。
假腿

首席形象设计由Emily Cho。

我们已经走了很长一段路第一的义肢和配备了计算能力和人工智能的“智能”假肢即将面世。但密歇根大学(University of Michigan)和雪莉·瑞安能力实验室(Shirley Ryan AbilityLab)的工程师团队认为,技术进步的速度还不够快。为了进一步发展,他们向人工智能义肢提供了计划,希望研究人员能够相互借鉴,将义肢提升到新的高度。

机械工程师艾略特·劳斯(Elliott Rouse)说,他有一份最酷的工作:随专业汽车车队环游世界。但是,过了几年,劳斯不再满足了。他想帮助残疾人。在他看来,看到人们的生活变得更好是一件“大事”。因此,他将重点转向可穿戴机器人——即“智能”仿生肢体。

这种仿生肢体的目标是使使用者能够像正常人一样进行日常活动。也就是说,比起“哑的”假肢,智能假肢需要预测用户的下一步行动。

想象一下机器人膝盖,当用户切换到步行楼梯来降序时,改变它弯曲的角度。差异是至关重要的。

现在,研究人员不再从头开始,而是可以使用开源腿作为一个公共平台来构建。

调节电动膝关节的是一台叫做“控制器”的计算机。就像人工大脑一样,它根据感觉信息判断出发生了什么,然后告诉假肢它需要的位置。对于工程师来说,完善仿生肢体控制器有很大的压力。一个错误(比如爬楼梯时膝盖受伤)就可能导致从楼梯上摔下来。

“控制器必须始终是正确的。Rouse说,他还补充说,设计控制器比制造腿部硬件——结构、运动和关节——要困难得多。软件必须是完美的,而技术还没有做到。

机械工程研究生研究助理亚历杭德罗·弗朗西斯科·阿佐卡(Alejandro Francisco Azocar)在测试开源腿之前,将最后的连接连接在一起。图片由Robert Coelius /密歇根工程,通信和营销提供。

机械工程研究生研究助理亚历杭德罗·弗朗西斯科·阿佐卡(Alejandro Francisco Azocar)在测试开源腿之前,将最后的连接连接在一起。图片由Robert Coelius /密歇根工程,通信和营销提供。

“我们没有一个从未犯过了错误的人。这就是为什么你没有在公开场合看到它们,”罗斯说,这补充说,一些Ai脚踝在“现实世界”中。由于与保持平衡和支撑移位体相关的风险,膝关节控制器更难设计。AI膝关节中的错误与AI脚踝有更大的后果。

rouse说有大量研究人员致力于推进仿生学控制器。问题是,每个小组都建立了自己独特的硬件 - 时间和金钱的投资。但它也意味着研究人员更难破译其他团队发布工作的结果并将其应用于自己的假肢设计。根据Rouse,这个过程正在阻止该字段。

“那是时候可以用来解决我们拥有的真正问题,而不是一遍又一遍地重新发明轮子,”他说。为了加速事情,唤醒和他的团队建造了一个即插即用的仿生腿,并使其自由地提供给科学界。从28,500美元到达的价格 - 来自千年之千万的远远哭泣通常与建造仿生腿相关 - 他们希望这将有助于研究人员节省成本,并立即开始在膝盖和脚踝假肢上测试不同的控制器。

来自密歇根大学的首席设计师飙升,专注于使用来自少数供应商的廉价零件来保持腿部简单和低成本。他的柔性设计可以充当膝盖,脚踝或两者,船上电源。通过使用专为无人机设计的煎饼平电机,罗斯保持膝盖高效,同时提高对人类运动的精细控制。

开源腿旨在作为研究人员可以用于调查控制器的常见硬件平台。然而,来自Shirley Ryan PhilitionLab的Levi Hargrove开发了一个基于AI的控制器,他计划很快就可以在网站上提供,从而创建一个用于控制的起点,以及控制器研究的基准。基于AI的控制器具有可适应的模式,可以响应用户的动作,在散步或楼梯等活动之间切换。为此,它们使用传感器数据和信号从收缩腿部肌肉,其中有机和仿生腿相遇以预测用户的下一步移动。

现在,研究人员不再从头开始,而是可以使用开源腿作为一个共同的平台。开放源代码的上肢,比如手,已经被研究人员使用,但这是第一个可以用于下肢的肢体。

黎明约旦肌肉测试密歇根大学的开源腿。该项目旨在扩展机器人腿控制器领域的研究。图片由Robert Coelius /密歇根工程,通信和营销提供。

黎明约旦肌肉测试密歇根大学的开源腿。该项目旨在扩展机器人腿控制器领域的研究。图片由Robert Coelius /密歇根工程,通信和营销提供。

华盛顿大学的工程师Eric Rombokas在它一上市就订购了它的开源腿。但他等不及他的命令,所以他飞到密歇根,带着他自己的控制器在Rouse的实验室里尝试这条腿。

很难对罗姆帕斯的小型实验室难以降落大资金机会,使他们能够建立自己的仿生肢体。另外,无论如何,它不是他的专业领域 - 他的实验室“不是一个硬件实验室” - 所以他说开源腿是一个“完全需要参与我想要的研究。”

“多年来,我一直有兴趣尝试采取在机器学习和机器人中开发的方法,并将它们应用于假肢,但我没有能够展示任何东西,因为没有设备可以展示它。在一天结束时,你想看到截肢的人以敏捷和稳定的方式移动,你不能没有设备,“雷诺斯斯说。

作为一个开源项目,任何人都可以尝试腿部并改善其功能设计。志愿者患者提供反馈,研究人员发布他们的工作,人们在开源腿网站上分享新的见解,腿仿生有所改善。Georgia Tech Epic Lab和西北大学的研究人员已经将其使用。

罗斯知道有权衡使腿部开放,特别是失去知识产权以及专利和商业化产品的能力。但是嘲笑说腿不是产品。这是一个研究工具。如果免费赠送它会导致仿生素的整体更加特殊的结果,然后唤醒是全能的。毕竟,他的最终目标一直是看到人们的生活变得更好,这意味着以有助于影响的方式分享信息。

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