Обучение на основе искусственного интеллекта улучшает работу человека в роботизированных экзоскелетах

Важные новости

Улучшается обучение с помощью моделирования с помощью искусственного интеллекта человеческие качества в роботизированных экзоскелетах» /></p>
<p> Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый метод, который использует искусственный интеллект и компьютерное моделирование для обучения роботизированных экзоскелетов автономной помощи пользователям экономить энергию во время ходьбы, бега и подъема по лестнице. Фото: Хао Су, Государственный университет Северной Каролины </p>
<p>Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый метод, который использует искусственный интеллект (ИИ) и компьютерное моделирование для обучения роботизированных экзоскелетов автономной помощи пользователям экономить энергию во время ходьбы, бега и подъема по лестнице.</p>
<p>«Эта работа предлагает и демонстрирует новую структуру машинного обучения, которая устраняет разрыв между симуляцией и реальностью для автономного управления носимыми роботами для улучшения мобильности и здоровья людей», — говорит Хао Су, соответствующий автор статьи о работе «Эксперимент- бесплатная помощь экзоскелетам посредством обучения в симуляции», опубликованная 12 июня в журнале <i>Nature</i>.</p>
<p> «Экзоскелеты обладают огромным потенциалом для улучшения характеристик локомотивов человека», — говорит Су, научный сотрудник профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина. «Однако их разработка и широкое распространение ограничены необходимостью проведения длительных испытаний на людях и разработанными вручную законами контроля.</p>
<p>«Ключевая идея здесь заключается в том, что ИИ, воплощенный в портативном экзоскелете, учится помогать людям ходить, бегать или лазить с помощью компьютерной симуляции, не требуя никаких экспериментов», — говорит Су.</p>
<p> <iframe class=

В частности, исследователи сосредоточились на совершенствовании автономного управления встроенными системами искусственного интеллекта – системами, в которых программа искусственного интеллекта интегрирована в технологию физического робота.

Эта работа была сосредоточена на обучении роботизированных экзоскелетов тому, как помогать трудоспособным людям. с различными движениями. Обычно пользователям приходится часами «обучать» экзоскелет, чтобы технология знала, какая сила необходима – и когда ее применять – чтобы помочь пользователям ходить, бегать или подниматься по лестнице. Новый метод позволяет пользователям немедленно использовать экзоскелеты.

«Эта работа, по сути, делает научную фантастику реальностью — позволяя людям сжигать меньше энергии при выполнении различных задач», — говорит Су.

Обучение с использованием искусственного интеллекта повышает эффективность работы человека в роботизированных экзоскелетах

Исследователи разработали модель скелетно-мышечного человека всего тела, состоящую из 208 мышц (вверху слева), а также специальный экзоскелет бедра (внизу слева), затем использовали искусственный интеллект для моделирования нескольких видов деятельности (в центре), прежде чем применить обученный контроллер к людям. Авторы и права: Природа, Луо и др.

«Мы разработали способ обучения носимых роботов и управления ими, чтобы приносить непосредственную пользу людям», — говорит Шучжэнь Луо, первый автор статьи и бывший научный сотрудник в штате Северная Каролина. Луо сейчас доцент в Университете аэронавтики Эмбри-Риддла.

Например, в ходе тестирования на людях исследователи обнаружили, что участники исследования использовали на 24,3% меньше метаболической энергии при ходьбе в роботизированном экзоскелете, чем без экзоскелета. Участники использовали на 13,1% меньше энергии при беге в экзоскелете и на 15,4% меньше энергии при подъеме по лестнице.

«Важно отметить, что это снижение энергии сравнивает производительность роботизированного экзоскелета с производительностью пользователя. который не носит экзоскелет», — говорит Су. «Это означает, что это верный показатель того, сколько энергии экономит экзоскелет».

Хотя это исследование сосредоточено на работе исследователей с трудоспособными людьми, новый метод также применим к приложениям роботизированного экзоскелета, направленным на помощь людям с ограниченной подвижностью.

«Наша структура может предложить обобщаемую и масштабируемую стратегию для быстрая разработка и широкое внедрение различных вспомогательных роботов как для трудоспособных, так и для людей с ограниченными возможностями передвижения», — говорит Су.

«Мы находимся на ранних стадиях тестирования эффективности нового метода в роботизированных экзоскелетах. используется пожилыми людьми и людьми с неврологическими заболеваниями, такими как церебральный паралич. И мы также заинтересованы в изучении того, как этот метод может улучшить эффективность роботизированных протезных устройств для людей с ампутированными конечностями».

< br>Дополнительная информация: Хао Су, «Безэкспериментальная оптимизация помощи экзоскелета посредством обучения в симуляции», Природа (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07382-4. www.nature.com/articles/s41586-024-07382-4

Информация журнала: Nature Предоставлено Университетом штата Северная Каролина

Новости сегодня

Последние новости