31. Okt. 2022 – Sprechen Sie über einen neuen Schritt nach vorne: Stanford-Ingenieure haben Roboterstiefel entwickelt, die Ihnen helfen, mit weniger Anstrengung schneller zu gehen und zu laufen. Die mit einem Motor ausgestatteten Stiefel verwenden künstliche Intelligenz, um einen personalisierten Boost zu bieten, der genau richtig für jeden ist, der sie trägt.
Die Stiefel sind zwanzig Jahre in der Herstellung und stellen den neuesten Fortschritt in der Exoskelett-Technologie dar, tragbare Geräte, die mit dem Benutzer zusammenarbeiten, um mehr Kraft und Ausdauer zu bieten. Ein bisschen wie ein echter Iron Man-Anzug.
Technologie wie diese könnte verwendet werden, um Menschen mit eingeschränkter Mobilität, wie älteren Erwachsenen oder Menschen mit Behinderungen, zu helfen. Die Herausforderung bestand jedoch darin, herauszufinden, wie diese Geräte auf jede Person zugeschnitten werden können.
„Es stellt sich heraus, dass Menschen in gewisser Weise sehr effiziente Geher sind [providing] Unterstützung schwierig”, sagt Dr. Patrick Slade, einer der Forscher, die an den Stiefeln gearbeitet haben. “Jeder geht anders, und was im Labor funktioniert, lässt sich oft nicht auf die reale Welt übertragen.”
Zum Beispiel brauchen manche Menschen mehr Schub als andere oder eine langsamere Geschwindigkeit, um stabil zu bleiben.
Hier kommt die KI ins Spiel – insbesondere eine Art von KI namens maschinelles Lernen, die Algorithmen verwendet, um Daten schnell zu verarbeiten und Dinge zu „lernen“. In diesem Fall verwenden die Stiefel kostengünstige Sensoren, um zu lernen, wie eine Person geht, und passen sich dann basierend auf diesen Informationen an.
Die Forscher nennen das „Human-in-the-Loop-Optimierung“. Die Stiefel lernen nicht nur die Schrittlänge und -geschwindigkeit einer Person, sondern auch ihre Stoffwechselrate und ihren Energieverbrauch. Sie messen auch die Bewegung und Kraft des Sprunggelenks.
Die Ergebnisse: Eine Person kann 9 % schneller gehen und verbraucht 17 % weniger Energie, wenn sie sie trägt. Das ist ungefähr der Schub, den Sie erwarten würden, wenn Sie einen 30-Pfund-Rucksack ausziehen.
Das ist die bisher größte Verbesserung der Gehleistung aller Exoskelette, berichten die Forscher in a Natur Papier. Und es ist etwa doppelt so viel Aufwand wie bei früheren Geräten ohne maschinelles Lernen.
In den nächsten Schritten werden die Stiefel für diejenigen getestet, die sie am dringendsten benötigen: ältere Erwachsene und Menschen mit Mobilitätsproblemen aufgrund von Behinderungen, sagt Slade.
Aber langfristig könnten Stiefel wie diese einem breiteren Publikum angeboten werden, darunter Sportlern, die an Leistungstraining interessiert sind, und Arbeitern, die den ganzen Tag für ihre Arbeit stehen müssen. Bei Lagerarbeitern könnten die Stiefel beispielsweise helfen, Gelenkschmerzen und Muskelsteifheit zu lindern und sie gleichzeitig produktiver zu machen, sagt Slade.
Und die Vorteile würden darüber hinausgehen, einem Körper zu helfen, sich zu bewegen, das Sturzrisiko potenziell zu verringern und die Lebensqualität und psychische Gesundheit zu verbessern, bemerkt Carol Mack, Ärztin für Physiotherapie und Inhaberin von CLE Sports PT & Performance in Cleveland. Obwohl sie nicht Teil dieser Forschung war, ist sie mit den Herausforderungen der geriatrischen Reha sowie mit denen vertraut, die aufgrund neurologischer Probleme weniger mobil sind.
„Exoskelette sind eine vielversprechende neue Technologie, und Technologie wie diese würde nicht nur bei der Gehgeschwindigkeit helfen“, sagt sie. „Sie kann auch zu der Art von Kern- und Hüftkontrolle beitragen, die für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts erforderlich ist. Das könnte zu mehr Selbstvertrauen für Menschen mit eingeschränkter Mobilität führen, und das ist eine enorme Entwicklung.”