通过将电子和计算技术添加到自古以来就存在的简单手杖上,哥伦比亚工程公司的一组研究人员将其改造成21世纪的机器人设备,可以为老年人和其他行动不便的人提供轻触帮助。
由哥伦比亚大学工程学院机械工程和康复与再生医学教授苏尼尔·阿格拉瓦尔(Sunil Agrawal)领导的一个团队首次展示了使用自动机器人的好处,这种机器人可以在人身边“行走”,提供轻触式支持,就像走路时轻轻触摸同伴的手臂或袖子以保持平衡一样。他们的研究发表在今天的IEEE机器人与自动化快报上。
阿格拉瓦尔也是哥伦比亚大学数据科学研究所的成员,他解释说:“通常情况下,老年人受益于轻微的搀扶。”他继续说道:“我们已经开发了一种连接在移动机器人上的机器人手杖,它可以自动跟踪行走的人并与之一起移动。”“受试者在装有传感器的垫子上行走,而垫子记录步幅和行走节奏,本质上是行走的空间和时间参数,这样我们就可以分析一个人的步态以及轻触对其的影响。”
这款名为CANINE的轻触式机器人手杖可以充当手杖状的移动助手。该设备在行走过程中提高了个人的本体感觉或空间自我意识,从而提高了稳定性和平衡性。
“这是一种为个人导航环境提供帮助和反馈的新方法,”乔尔·斯坦说,他是西蒙·巴鲁克物理医学和康复教授,也是哥伦比亚大学欧文医学中心康复和再生医学系主任,他与阿格拉瓦尔共同撰写了这项研究。“这种策略对各种情况都有潜在的应用,尤其是对有步态障碍的人。”
为了测试这种新设备,该团队给12名健康的年轻人戴上了虚拟现实眼镜,该眼镜创造了一个视觉环境,可以在用户周围左右和前后晃动,从而使他们的行走步态不平衡。在测试视觉干扰下行走的条件下,每个受试者在仪器垫子上行走10圈,有和没有机器人手杖。在所有的虚拟环境中,有了机器人手杖的轻触支持,所有的受试者都缩小了他们的步伐。更窄的步幅,代表了支撑基础的减少和更小的质心振荡,表明由于轻触接触而增加了步态稳定性。
机器人与康复实验室主任阿格拉瓦尔说:“我们研究的下一阶段将在老年人和那些有平衡和步态缺陷的人身上测试这种设备,以研究机器人手杖如何改善他们的步态。”“此外,我们将对健康个体进行新的实验,我们将干扰他们的头颈部运动,以及他们的视力,以模拟人类的前庭功能缺陷。”
虽然行动障碍影响了4%的18至49岁人群,但这一数字在75至80岁人群中上升至35%,从而降低了自给自足、独立性和生活质量。据估计,到2050年,年轻人和老年人的比例将只有5比1,而现在是7比8。
阿格拉瓦尔指出:“我们需要其他途径来支持人口老龄化。”“这项技术有可能以相当低的成本填补医疗领域的空白。”
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提供的材料哥伦比亚大学工程与应用科学学院。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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