19 червня, 2023
Удосконалена система керування екзоскелетом спрощує життя пацієнтам
Контролери для реабілітаційних екзоскелетів нижніх кінцівок можуть безпечно й ефективно допомагати користувачам із різноманітними нервово-м’язовими розладами ходити з повною автономністю. Одна із ключових проблем для розроблення такого надійного контролера полягає в тому, щоб впоратися з різним рівнем невизначених сил взаємодії людини та екзоскелета. Отже, звичайні системи керування ходьби або залежать від стану хворого, або містять налаштування багатьох параметрів керування, які можуть працювати ненадійно та навіть не підтримувати рівновагу.
Команда, очолена Шужень Луо, представляє нову, глибоку нейронну мережу, надійного контролера на основі підкріпленого навчання, що ґрунтується на відокремленому офлайн-тренуванні симуляції людини та екзоскелета із трьома незалежними мережами, який має на меті забезпечити надійну допомогу при ходьбі. Керування екзоскелетом забезпечується управлінням нейронною мережею, яка діє на потік пропріоцептивних сигналів, включно з кінематичними станами суглобів, і згодом прогнозує положення в реальному часі для активних суглобів. Аби впоратися з невизначеними силами взаємодії людини, управління відбувається з інтегрованою моделлю опорно-рухового апарату людини та реалістичними силами взаємодії пацієнта з екзоскелетом. Дві інші нейронні мережі пов’язані з мережею контролю для прогнозування сил взаємодії та координації м’язів. Щоби ще більше пристосувати точність управління до різних станів людини, команда використовує рандомізацію під час навчання, яка включає не лише всі властивості динаміки екзоскелета, а і, що більш важливо, різну силу м’язів людини для моделювання варіабельності. Метод «підкріпленого навчання» – це тип штучного інтелекту, який дає змогу машинам навчатися на власному досвіді методом спроб і помилок.
Нова система може принести користь широкому колу користувачів – пацієнтам, які мають травми спинного мозку, розсіяний склероз, інсульт та інші неврологічні захворювання. Дослідники планують продовжити тестування системи з користувачами та далі вдосконалювати алгоритми керування для покращення продуктивності ходьби. Забезпечуючи більш природні та інтуїтивно зрозумілі схеми ходьби, команда сподівається допомогти користувачам екзоскелетів рухатися з більшою легкістю і впевненістю.
Джерело: https://medicalxpress.com/news/2023-06-advanced-universal-revolutionize-limb-exoskeleton.html