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AI が外骨格の使用における労力とストレスを軽減 | テクノロジー

人工知能（AI）は外骨格の動きを改善し、それを装着する人のエネルギー消費量を減らし、ストレスレベルを軽減するのに役立ちます。今日ジャーナルに掲載された研究 自然 AIデータと仮想シミュレーションを活用して、人間によるテストを必要とせずにロボット構造をトレーニングする超インテリジェントコントローラーを備えています。これらのデバイスは、障害のある人や障害のない人の動きを改善しますが、その適応には労力と費用がかかります。「外骨格コントローラーの開発中の人間によるテストには長い時間がかかります」と、ハオ・スー氏は説明します。 機械・航空宇宙工学教授 ノースカロライナ大学、この研究の主執筆者。「シミュレーション環境で行うことで開発プロセスが改善され、十分に正確なモデルがあれば、特定の動作制限や状態を持つ被験者を模倣できます。被験者の労力とストレスが軽減され、テストのために彼らを集めるロジスティクスも軽減されます」と彼は付け加えます。ロス 着用可能な外骨格 研究の対象となるロボットは、股関節、膝関節、肩関節、手関節など、さまざまな関節に対応している。これらのデバイスは、工場労働者や宇宙飛行士の場合などに、人が行う身体的労力を軽減するのに役立つ。他のデバイスは歩行のみを支援するのに対し、これらのデバイスは歩行やしゃがみ込みを容易にする。Su氏によると、動き出すのに100％の労力が必要な場合、ロボットは30％の支援を提供するため、人間は70％の労力しか必要としない。宇宙飛行士の場合、ロボットは骨量の減少を防ぎ、微小重力の場所で通常の歩行を模倣するのに役立つ。「低重力状態での長期滞在中に骨格に負荷がかからないと、骨密度と骨抵抗が失われるリスクが高まります。」詳しくはこの装置は脚の 1 つまたは複数の関節に取り付けることができ、脚を曲げたり伸ばしたりするためのモーターが内蔵されています。 ジョイントカリフォルニア大学機械・航空宇宙工学部のアレクサンドラ・S・ヴォロシナ教授は、この研究に付随する文書でこう説明している。「こうすることで、脚の筋肉がリラックスし、システムが作業負荷を引き受けることができるのです」とヴォロシナ教授は付け加える。この研究には関わっていないバレンシア工科大学システム工学・オートメーション科のフアン・エルネスト・ソラネス教授は、このシステムには他にも利点があると言う。「腕の重さを体幹に移すように設定できるので、身体的なストレスが軽減されます。一部の仕事につきものの身体的な労力を軽減できるため、作業員の筋骨格系の怪我のリスクが軽減されます」これまで、 外骨格 多くの人を対象とする長期にわたる実験が必要でした。研究モデルは、特定の人物の実際のデータ、つまり、動きを支援するための人物のデジタルツインに基づいています。人工知能は、たとえば股関節データ (角度と速度) を外骨格によって生成されたプロファイルと関連付けます。さらに、外骨格のコストは、人間によるテストに何時間もかかるため、非常に高くなります。一般的に、価格は 46,000 ユーロから 116,000 ユーロの範囲です。ただし、研究のデバイスはより安価になります。「約 2,000 ドルから 3,000 ドルの価格で販売する予定です。」 [unos 1.800-2.800 euros] の革新のおかげで ハードウェア そして人工知能に基づくアルゴリズムにも影響します」とスー氏は付け加えた。ソラネス氏によると、現在の外骨格の限界の1つは、機能するために外部のエネルギー源に依存していることです。しかし、この研究のロボット股関節構造は、これまでで最大の代謝率の低下をもたらし、エネルギー消費量を24.3％削減しました。 歩くランニングでは13.1％、階段を上る場合は15.4％のエネルギー消費量です。「この研究はSF小説を現実のものにし、人々がさまざまな作業を行う際に消費するエネルギーを減らすことを可能にします」とスー氏は付け加えます。外骨格は、ユーザーの快適性を考慮しておらず、自然な動きを制限してしまうことがよくあると、ソラネス氏は説明する。「人間と機械の相互作用は、デバイスが便利で邪魔にならないように、できるだけ自然でなければなりません。」そして、彼は付け加える。「それは、望んでいることとは逆の効果をもたらし、ユーザーに精神的疲労や身体的損傷を引き起こす可能性があります。精神的疲労は、外骨格が提供する支援に常に適応しなければならないため、自然な相互作用が妨げられるためです。」このシステムのAI駆動アルゴリズムは、若者と高齢者の両方を支援します。股関節外骨格は、健常者の歩行、ランニング、階段の昇降などの活動を改善します。「これらの活動を実行するための代謝コストの減少に反映され、ユーザーはより長い時間活動できるようになります」とスー氏は説明します。また、小児用外骨格も開発していると付け加えました。 膝 移動性を向上させる 子供たち 脳性麻痺の子どもを地域社会で支援しています。スペイン脳性麻痺患者ケア協会連盟によると、スペインで生まれた子どものほぼ500人に1人が小児脳性麻痺を患っています。研究外の専門家は、この方法が外骨格の開発研究にとって有益であることに同意している。しかし、 カタルーニャ工科大学チェンシアリーニは、ジャンプなどの動作や、回転、立ち上がり、座るなどのより動的な動作で機能するかどうか疑問に思っている。外骨格の制御は大きく進歩しているが、部分的な脊髄損傷の患者や、 脳卒中。トレーニングデータが偏っていたり不完全だったり、アーキテクチャの選択が悪かったりすると、システムはエラーを発生する可能性があるとスー氏は認めており、手元のタスクが非常に難しい場合は、適切なソリューションを提供するのが困難になるだろう。それにもかかわらず、チェンシアリーニ氏は次のように予測している。「この方法は、他の外骨格の制御ポリシーの開発を加速させ、支援や訓練のための外骨格の開発を加速させる可能性があります。 リハビリテーション パーキンソン病や脳卒中など、運動に影響を与える神経疾患の場合。」フォローできます エル・パイス・テクノロジー…