Устройство, использующее машинное обучение для адаптации к походке пользователя, может облегчить ходьбу людям с ограниченной подвижностью.

Экзоскелет, напоминающий моторизованный ботинок, имеет небольшой вес и позволяет владельцу двигаться относительно свободно, увеличивая скорость ходьбы и снижая расход энергии при движении.

Разработанный исследователями из Стэнфордского университета, он состоит из дешёвых носимых датчиков, мотора и небольшого компьютера Raspberry Pi, который питается от аккумуляторной батареи, носимой на поясе. Датчики встроены в ботинок, чтобы незаметно измерять силу и движение.

Данные, которые генерирует ботинок, поступают в систему машинного обучения, которая, в свою очередь, настраивает устройство для персонализации оказываемой поддержки, прикладывая силу в области лодыжки, чтобы заменить часть функции икроножных мышц и помочь пользователю оттолкнуться от земли во время шага. Это позволяет ходить быстрее и с меньшими усилиями. ИИ требуется всего час, чтобы начать персонализировать способ, которым устройство помогает пользователю, а поскольку она постоянно учится на основе данных датчиков, оно может адаптироваться со временем по мере изменения походки человека.

Команда обнаружила, что устройство позволило на 9% увеличить скорость передвижения и на 17% снизить энергозатраты при естественной ходьбе по сравнению с ходьбой в обычной обуви. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature. При сравнении с другими аналогичными устройствами на беговой дорожке экзоскелет обеспечил примерно двукратное снижение прилагаемых усилий. Исследователи сравнили экономию энергии и увеличение скорости со "снятием 30-фунтового рюкзака".

Хотя поддерживающие экзоскелеты существуют уже много лет, их трудно приспособить для конкретного пользователя, поскольку они часто большие и громоздкие. Их применение в основном ограничивается беговыми дорожками в лабораториях. Кроме того, они дорого стоят. Экзоскелет Стэнфордской команды намного меньше, чем другие, представленные на рынке, и, что очень важно, его легче транспортировать.

Исследователи утверждают, что этот проект — первый случай, когда экзоскелет продемонстрировал способность экономить энергию человека в реальных условиях. Они надеются, что это поможет пожилым людям с ограниченной подвижностью или людям, испытывающим проблемы с мышцами, передвигаться более свободно.

По словам Каспара Альтхофера, руководителя Центра передовой робототехники Лондонского университета королевы Марии, в конечном счёте, команда сможет вывести продукт на массовый рынок.

Авторы доклада начинают исследования, направленные на оказание помощи пожилым людям, и считают, что прототип устройства может быть реализован в коммерческий продукт, который идеально поможет людям в их повседневных делах.

Ещё по теме: