實時適應腿部動作變化的機械外骨骼

Concetti Chiave

研究人員開發了一種新型機械外骨骼控制框架，可以實時適應穿戴者的各種動作，包括週期性和非週期性動作，為醫療保健、工業勞動等領域帶來了希望。

Sintesi

機械外骨骼的新突破

本文介紹了一種由 Molinaro 等人開發的新型機械外骨骼控制框架，該框架能克服傳統外骨骼的限制，適應穿戴者更廣泛的動作。傳統外骨骼通常只支援特定類型的運動，例如步行、跑步等週期性運動，或是坐下站立、蹲下等非週期性運動。這種局限性大大限制了外骨骼在日常生活中的應用。

新框架的優勢

與傳統外骨骼不同，新框架採用任務不可知控制方法，能同時協助週期性和非週期性動作。這意味著穿戴者可以更自由地移動，無需受限於預先設定的運動模式。此外，該框架還能實時適應穿戴者的動作變化，提供更自然、流暢的輔助體驗。

未來的應用

這項技術的突破為外骨骼的應用開闢了更廣闊的空間。在醫療保健領域，它可以幫助行動不便的患者恢復行動能力，提高生活品質。在工業勞動領域，它可以減輕工人的體力負擔，提高工作效率。此外，該技術還有望應用於其他領域，例如軍事、救援等。

總結

Molinaro 等人開發的新型機械外骨骼控制框架，克服了傳統外骨骼的局限性，為外骨骼的發展帶來了新的突破。隨著技術的進一步發展，機械外骨骼有望在更多領域發揮重要作用，改善人們的生活。

Statistiche

Citazioni

"Robotic exoskeletons that aid leg movements hold tremendous potential for improving the everyday lives of people by augmenting their ability to move through their environment."
"This exciting advance brings us closer to exoskeletons that can seamlessly adapt to wearers’ diverse needs in real-world environments, with promising implications for health care, industrial labour and beyond."

Approfondimenti chiave tratti da

Robotic exoskeleton adapts to changes in leg movements in real time

by Myunghee Kim alle www.nature.com 11-13-2024

https://www.nature.com/articles/d41586-024-03546-4

Domande più approfondite

機械外骨骼技術的發展將如何影響未來社會的勞動模式和生活方式？

機械外骨骼技術的發展預計將對未來社會的勞動模式和生活方式產生深遠影響：
勞動模式方面：

提高生產力及工作效率： 機械外骨骼可以增強工人的力量和耐力，尤其是在需要搬運重物或長時間進行重複性動作的行業，例如建築、物流和製造業。這將大大提高生產力和工作效率，並降低勞動成本。
減少職業傷害： 通過為工人提供額外的支撐和減輕身體負擔，機械外骨骼可以有效降低因過度勞累或姿勢不良導致的職業傷害，例如腰背痛、肌肉拉傷等。
促進就業機會平等化： 機械外骨骼可以幫助身體條件受限的人士參與到原本無法從事的工作中，例如重体力勞動或需要長時間站立的工作，從而促進就業機會平等化。
生活方式方面：

改善行動不便人士的生活質量： 對於行動不便人士，例如老年人、中風患者或脊髓損傷患者，機械外骨骼可以幫助他們恢復行動能力，提高獨立生活的能力，並參與更多社會活動，從而改善生活質量。
促進運動和健身： 機械外骨骼可以用於運動訓練和康復治療，幫助人們更有效地進行肌肉訓練、提高運動表現，並加速 injury recovery。
創造新的娛樂體驗： 機械外骨骼技術也可能被應用於娛樂產業，例如開發虛擬實境遊戲或互動式體驗，為人們帶來全新的娛樂體驗。
然而，機械外骨骼技術的發展也帶來了一些挑戰，例如成本高昂、技術尚待完善、以及可能引發的倫理和社會問題。未來需要進一步研究和探索，以充分發揮機械外骨骼技術的潛力，並應對其帶來的挑戰。

如何確保機械外骨骼的安全性，避免其在使用過程中對穿戴者造成傷害？

確保機械外骨骼的安全性至關重要，以下是一些可以採取的措施：

嚴格的設計和測試： 機械外骨骼的設計必須符合人體工程學，並經過嚴格的測試，以確保其在各種使用情境下的安全性。這包括材料選擇、結構強度、運動控制算法等方面的測試。
實時監測和控制： 機械外骨骼需要配備先進的感測器和控制系統，能夠實時監測穿戴者的動作意圖和外部環境變化，並據此調整外骨骼的動作，避免與穿戴者發生碰撞或造成傷害。
個性化定制和調整： 由於每個使用者的體型、步態和運動習慣都不同，機械外骨骼需要根據個人需求進行定制和調整，以確保其舒適性和安全性。
完善的安全機制： 機械外骨骼應配備緊急停止裝置、安全鎖定機制等安全措施，以便在發生意外情況時，能夠及時停止外骨骼的運作，保護穿戴者的安全。
使用者培訓和教育： 使用者需要接受專業的培訓，學習如何正確穿戴、使用和維護機械外骨骼，並了解其安全注意事項和應急處理方法。
此外，政府监管部门也需要制定相關的安全標準和規範，對機械外骨骼的設計、生產和使用進行監管，以確保其安全性。

如果將這種適應性技術應用於其他輔助設備，例如義肢，將會帶來哪些可能性？

將這種適應性技術應用於義肢，將為肢體殘障人士帶來革命性的改變：

更自然的動作控制： 目前的義肢大多只能執行有限的動作，且動作僵硬不自然。而適應性技術可以讓義肢像真實肢體一樣，根據使用者的動作意圖和環境變化，實時調整動作模式，實現更自然、更靈活的動作控制。
更精確的動作執行： 通過機器學習和深度學習等技術，適應性義肢可以學習使用者的動作習慣和偏好，並根據不同的任務需求，自動調整動作的力度、速度和軌跡，實現更精確的動作執行。
更豐富的感官反饋： 適應性技術可以將義肢感知到的觸覺、溫度等感官信息反饋給使用者，讓使用者更真實地感受到外部環境，並提高義肢的操控性和安全性。
更個性化的功能定制： 適應性義肢可以根據使用者的職業、生活習慣和個人需求，定制不同的功能模組，例如抓取、握持、書寫等，滿足使用者在不同場景下的需求。
總之，將適應性技術應用於義肢，將為肢體殘障人士帶來更自然、更靈活、更精確、更舒適的使用體驗，幫助他們更好地融入社會生活，提高生活質量。