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机器人手杖可改善行走稳定性

2020-01-21 14:20:59    来源:    我来说两句()
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 通过将电子技术和计算技术添加到自古以来就存在的简单手杖中,哥伦比亚工程公司的研究人员团队将其转变为21世纪的机器人设备,该设备可以提供轻触式帮助,以帮助老年人和残障人士行走流动性。

由哥伦比亚工程学院机械工程学和康复与再生医学教授Sunil Agrawal领导的团队首次展示了使用可与人并肩行走的自动机器人提供轻触支持的好处,就像在步行时轻轻触摸伴侣的手臂或袖子以保持平衡一样。他们的研究今天发表在IEEE Robotics and Automation Letters中。

哥伦比亚大学数据科学研究所成员阿格罗瓦尔(Agrawal)解释说:“通常,老年人只要轻拿轻放就能获得支持。” 他继续说:“我们已经开发了一种连接到移动机器人的机器人手杖,该机器人可以自动跟踪行走的人并向旁边移动。” “受试者在装有传感器的垫子上行走,而垫子则记录步长和行走节奏,本质上是行走的空间和时间参数,以便我们可以分析人的步态以及轻触对其的影响。”

轻触式机器人手杖,称为CANINE,可充当手杖般的移动助手。该设备可改善行走过程中个体的本体感觉或空间自我意识,进而提高稳定性和平衡感。

哥伦比亚大学欧文医学中心康复医学与再生医学系系主任,西蒙·巴鲁赫(Simon Baruch)物理医学与康复学教授,乔尔·斯坦(Joel Stein)表示:“这是一种新颖的方法,可为个人在环境中提供帮助和反馈。”与Agrawal共同撰写了这项研究。“这种策略在各种疾病中都有潜在的应用,尤其是步态障碍患者。”

为了测试这种新设备,该团队为12名健康的年轻人安装了虚拟现实眼镜,该眼镜创造了一个视觉环境,左右晃动着用户(左右和前后),以平衡步行步态。受试者在有或没有机器人手杖的情况下,都在仪器垫上走了10圈,并测试了这些视觉干扰下的走路情况。在所有虚拟环境中,机器人手杖的轻触支撑都会导致所有对象缩小步幅。较窄的步幅表示支撑基础的减小,质心的摆动较小,这表明由于轻触接触而使步态稳定性提高。

“我们的研究的下一阶段将是对老年人以及具有平衡和步态缺陷的人进行测试,以研究机器人手杖如何改善他们的步态,”指导机器人与康复(ROAR)实验室的Agrawal说。“此外,我们将对健康的个体进行新的实验,在这些实验中,我们将干扰他们的头部-颈部运动,以及他们模拟人类前庭缺陷的视野。”

尽管行动不便影响了18%至49岁的4%的人,但这一数字上升到75至80岁的35%的人,从而降低了自给自足,独立性和生活质量。据估计,到2050年,每个老年人中将只有五个年轻人,而如今只有七个或八个。

阿格拉瓦尔指出:“我们将需要其他途径来支持人口老龄化。” “这是一种有可能相当便宜地填补医疗空白的技术。”

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