ENG: Researchers have developed a new approach in which robotic exosuit assistance can be calibrated to an individual and adapt to a variety of real-world walking tasks in a matter of seconds. The bioinspired system uses ultrasound measurements of muscle dynamics to develop a personalized and activity-specific assistance profile for users of the exosuit.
People rarely walk at a constant speed and a single incline. We change speed when rushing to the next appointment, catching a crosswalk signal, or going for a casual stroll in the park. Slopes change all the time too, whether we’re going for a hike or up a ramp into a building. In addition to environmental variably, how we walk is influenced by sex, height, age, and muscle strength, and sometimes by neural or muscular disorders such as stroke or Parkinson’s Disease.
Researchers from the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) have developed a new approach in which robotic exosuit assistance can be calibrated to an individual and adapt to a variety of real-world walking tasks in a matter of seconds. The bioinspired system uses ultrasound measurements of muscle dynamics to develop a personalized and activity-specific assistance profile for users of the exosuit.
The new system only needs a few seconds of walking, even one stride may be sufficient, to capture the muscle’s profile. For each of the ultrasound-generated profiles, the researchers measure how much metabolic energy the person uses during walking with and without the exosuit. The researchers found that the muscle-based assistance provided by the exosuit significantly reduced the metabolic energy of walking across a range of walking speeds and inclines. The exosuit also applied lower assistance force to achieve the same or improved metabolic energy benefit than previous published studies.
RO: Cercetătorii au dezvoltat o nouă abordare prin care asistența exoscheletului robotic poate fi calibrată în funcție de individ și se poate adapta la o varietate de sarcini de mers în lumea reală în doar câteva secunde. Sistemul bioinspirat utilizează măsurători cu ultrasunete ale dinamicii musculare pentru a dezvolta un profil de asistență personalizat și specific activității pentru utilizatorii exocostumului.
Oamenii merg rareori la o viteză constantă și cu o singură înclinație. Schimbăm viteza atunci când ne grăbim să ajungem la următoarea întâlnire, când prindem semnalul unei treceri de pietoni sau când mergem la o plimbare ocazională în parc. De asemenea, pantele se schimbă tot timpul, fie că mergem într-o drumeție, fie că urcăm o rampă de acces într-o clădire. Pe lângă variabilitatea mediului, modul în care mergem este influențat de sex, înălțime, vârstă și forță musculară și, uneori, de tulburări neuronale sau musculare, cum ar fi accidentul vascular cerebral sau boala Parkinson.
Cercetătorii de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de la Harvard au dezvoltat o nouă abordare prin care asistența exocostumului robotic poate fi calibrată în funcție de o persoană și se poate adapta la o varietate de sarcini de mers în lumea reală în câteva secunde. Sistemul bioinspirat utilizează măsurători cu ultrasunete ale dinamicii musculare pentru a dezvolta un profil de asistență personalizat și specific activității pentru utilizatorii exosuitului.
Noul sistem are nevoie doar de câteva secunde de mers, chiar și un singur pas poate fi suficient, pentru a capta profilul mușchilor. Pentru fiecare dintre profilurile generate de ultrasunete, cercetătorii măsoară câtă energie metabolică folosește persoana în timpul mersului cu și fără exocostum. Cercetătorii au constatat că asistența bazată pe mușchi oferită de exocostum a redus semnificativ energia metabolică a mersului pe o gamă largă de viteze și înclinații de mers. De asemenea, exocostumul a aplicat o forță de asistență mai mică pentru a obține un beneficiu energetic metabolic identic sau mai bun decât în studiile publicate anterior.
Source (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. “A personalized exosuit for real-world walking: Ultrasound measurements of muscle dynamics provide customized, activity-specific assistance.” ScienceDaily. ScienceDaily, 10 November 2021.)
Original paper: R. W. Nuckols, S. Lee, K. Swaminathan, D. Orzel, R. D. Howe, C. J. Walsh. Individualization of exosuit assistance based on measured muscle dynamics during versatile walking. Science Robotics, 2021; 6 (60) DOI: 10.1126/scirobotics.abj1362
