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机器人手杖显示提高步行稳定性

通过添加电子和计算技术,以一个简单的甘蔗已出现自远古时代,一个研究小组在哥伦比亚大学工程学院已经把它改造成一个21 日 世纪的机器人装置,可以在步行到老年人和其他人提供轻触式援助流动性受损。

由 哥伦比亚工程公司机械工程和康复与再生医学教授 Sunil Agrawal领导的团队 首次证明了使用自动机器人“沿着人”行走以提供轻触支撑的好处,就像人们轻轻触摸同伴的手臂或袖子以保持行走平衡一样。他们的 研究 今天发表在 IEEE机器人和自动化快报上。

“通常情况下,老年人可以从轻手握手中获益,”同时也是哥伦比亚大学数据科学研究所成员的阿格拉瓦尔解释道 。“我们开发了一种机器人手杖,可以连接到移动机器人上,自动跟踪行走的人并且一起移动,”他继续道。“受试者在铺有传感器的垫子上行走,而垫子记录步长和步行节奏,基本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和轻触的效果。”

这款名为CANINE的轻触式机器人手杖可作为手杖般的手机助手。该装置在行走期间改善了个体的本体感受或空间自我意识,从而提高了稳定性和平衡性。

“这是一种新的方法,因为他们驾驶他们的环境中提供个人援助和反馈,说:” 乔尔·斯坦,物理医学与康复的西蒙·巴鲁克教授和康复和再生医学的系主任 哥伦比亚大学欧文医疗中心,谁与Agrawal共同撰写了这项研究。“这种策略可能适用于各种疾病,特别是有步态障碍的人。”

为了测试这款新设备,该团队为12名健康的年轻人配备了虚拟现实眼镜,创造了一个视觉环境,让用户左右摇摆,向前和向后摇晃,以平衡他们的步态。在测试行走这些视觉扰动的条件下,每个受试者在带有和没有机器人手杖的仪表垫上行走10圈。在所有虚拟环境中,拥有机器人手杖的轻触支撑使得所有受试者缩小其步幅。较窄的步幅表示支撑基部的减小和质心的较小振荡,表明由于轻触接触导致的步态稳定性增加。

“我们研究的下一阶段将是对老年人和那些有平衡和步态不足的人进行测试,以研究机器人手杖如何改善他们的步态,” 机器人与康复(ROAR)实验室负责人Agrawal说 。“此外,我们将与健康的个体进行新的实验,除了他们的视力外,我们将扰乱他们的头颈运动,以模拟人的前庭缺陷。”

虽然行动障碍影响4%的18至49岁人群,但这一数字在75至80岁年龄段上升至35%,自给自足,独立和生活质量下降。到2050年,估计每个老人只有五个年轻人,而今天只有七八个。

“我们将需要其他渠道来支持人口老龄化,”Agrawal指出。“这是一种有可能以相当便宜的方式填补护理空白的技术。”

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