edu.robogeek.ru

все об обучении робототехнике

prom.robogeek.ru

все о промышленной робототехнике

Основное меню
Категории новостей

Исследователи оптимизировали расход энергии активного экзоскелета (+видео)

Экзоскелеты получают все более широкое распространение. А в последние годы ученые начали экспериментировать с использованием их в быту. Активные экзоскелеты способны помогать людям с ограниченными физическими возможностями вернуться к нормальной жизни.

Даже без внешнего источника питания экзоскелет может более эффективно перераспределять энергию обычных движений человека.

В Университете Карнеги-Меллона провели эксперименты по оптимизации передвижения на беговой дорожке с применением генетического алгоритма. После нескольких циклов оптимизации активный помощник голеностопного сустава помог большинству пользователей передвигаться более эффективно с точки зрения затрат энергии. Подстраиваясь, он научился помогать людям при подъеме в гору или переноске слишком тяжелых грузов.

Во время ходьбы экзоскелет использовал немного энергии, добавляя усилие на лодыжку во время бега. Экзоскелет имеет несколько параметров, которые могут быть легко настроены: момент смены направления, пиковая величина и момент приложения пикового усилия. Хотя все это можно установить интуитивно, нет никакой гарантии, что интуиция нас не подведет или одни и те же параметры будут работать одинаково для всех.

Поэтому ученые занялись «циклической оптимизацией человека». Это требует использования носимого экзоскелета на беговой дорожке и отслеживания метаболической активности, чтобы выяснить, сколько усилий человек прилагает при ходьбе.

В течение часа на беговой дорожке использовался алгоритм, который тестировал различные комбинации четырех параметров экзоскелета и отслеживал метаболическую нагрузку при этом. По завершении цикла тестирования генетический алгоритм выбрал лучших исполнителей и используемые параметры для нового этапа тестирования. Одного часа было достаточно в большинстве случаев, чтобы провести четыре этапа проверки управляющего программного обеспечения. Все последующие этапы давали лишь минимальные улучшения.

В испытаниях принимали участие 11 человек. Требуемая для прогулок энергия сократилось у них где-то от 14% до почти 40 %. Низкий показатель (14 %) был достигнут с не оптимизированным программным управлением. Таким образом, эффективный экзоскелет не обязательно должен быть мощным.

Поскольку генетический алгоритм позволил создать столь эффективное программное управление для ходьбы, он был использован и для других задач. Исследователям удалось создать отдельные управляющие программы для ходьбы быстрым шагом, для бега и подъема в гору с тяжелым грузом. Сэкономленная энергия по сравнению с аналогичной деятельностью с использованием обычной обуви колеблется от 30 % при быстрой ходьбе до 4 % при переноске чего-то тяжелого.

Исследователи также обнаружили, что они могли оптимизировать и другие параметры, кроме энергетических затрат. В отдельном тесте они более чем на 35 % минимизировали активность икроножной мышцы при ходьбе.

В целом травмы и болезни представляют собой дополнительный уровень сложности в процессе оптимизации обычной походки. Новый подход может не только помочь учесть эти сложности, он помогает контролировать их в разных условиях, начиная от медленной ходьбы и до бега.

Комментарии

(0) Добавить комментарий


Ищите команду разработчиков? Не можете найти робота для своих нужд? Пишите нам!

Для обратной связи укажите ваш E-mail, он будет доступен только администратору. Так вы сможете оперативно узнать, когда ответ на ваш вопрос будет опубликован

Новые комментарии

Первые испытания дрона с турбинным двигателем завершились успешно
U114
28.09.2019
08:52:44
Поставки мощных транспортно грузовых дронов беспилотников БПЛА для решения насущных оперативных задач https://m.vk.com/cargo_uav
Дроны Alphabet Wing займутся доставкой посылок клиентам FedEx и Walgreens
Renaldo
24.09.2019
12:23:05
Грузовой БПЛА Urus - чертовски эффективный дрон для оперативной доставки! [img src=https://besplatka.ua/aws/75/04/27/04/transportno-gruzovoi-dron-konvertoplan-bpla-urus-machine-photo-085c.jpeg w=0 h=0]