执子之手,与子同行-机器人手杖给老人最好的关怀

2019年08月13日 作者:Teardown

哥伦比亚大学展示了一款机器人手杖,据说它可以提高行走的稳定性。

开发人员表示,这款设备可以像手杖那样做老年人和活动不便者的行走助手,轻轻一触,随心而行。

哥伦比亚大学的一组研究人员把电子技术和计算技术注入到已经存在了几千年之久的手杖之中,传统手杖摇身一变,成为21世纪的机器人辅助行走设备,它提供轻触式的使用体验,可以帮助老年人和其它运动受损的人行走。

哥伦比亚大学康复与再生医学机械工程教授Sunil Agrawal领导的团队首次证明了,使用一种在人旁边“同行”的自动机器人,可以提供轻触式的支撑体验,就像走路不便的人轻轻地抓着人类同伴的手臂或者袖子以保持行走平衡一样。

执子之手,与子同行。

“通常情况下,老年人会找那些轻便的可抓握的东西保持身体平衡。”哥伦比亚大学数据科学研究所的研究人员Agrawal说。“我们开发了一种机器人手杖,它可以连接到移动机器人上,可以自动跟踪人们的行走并与之相伴而行。”

“受试者在一个铺着传感器的垫子上面行走,垫子可以记录步长、步行节奏,基本上都是行走的时间参数和空间参数,通过这些参数,我们可以分析一个人的行走步态和他轻触手杖获得的效果。”

这种轻触式机器人手杖被称为“Canine”,充当一种类似于手杖效果的行走助手。在行走期间,它可以帮助改善步行者的个体感受或空间自我意识,从而提高行走的稳定性和平衡性。

“这个方法很新颖,个人在行走中可以获得帮助和反馈,”哥伦比亚大学欧文医学中心康复和再生医学系主任、Simon Baruch物理医学和康复教授Joel Stein说。他和Agrawal共同进行了这项研究并合作了一篇论文。

“这种辅助策略可以推广到各种疾病上,特别适用于有行走障碍的人。”

为了测试这款新设备,研究团队为12名健康的年轻受试者配备了虚拟现实眼镜,创造了一种让使用者左右摇摆、前后摇晃的视觉环境,以平衡他们的步态。

使用者每个人都要在存在这些虚拟现实造成的视觉扰动的条件下,自己在垫子上独自行走十圈,或者在机器人手杖的辅助下走上十圈。

在所有的虚拟环境下,所有受试者都是在有机器人手杖轻触支撑的情况下有着更为稳定的步幅。

稳定的步幅意味着重心振荡小,表明轻触支撑有助于增加步态的稳定性。

“我们研究的下一个阶段是在老年人和那些平衡能力差、行走能力差的人身上进行测试,以研究机器人手杖如何改善他们的步态的。”机器人和康复实验室主任Agrawal说。

“此外,我们还将在健康的测试者上进行新的实验,除了干扰他们的视觉外,我们还会扰乱他们的头颈部运动,以模拟人的前庭缺陷。”

18岁到49岁的人群中,有将近4%的人存在行动障碍。到了75岁到80岁这个年龄段,该比例高达35%,这些人的自主能力、独立性和生活质量均会出现下降。

而且,整个人类的老龄化程度依然在提高,现在的比例大概是每一个老人对应七八个年轻人,到2050年时,每一个老人就只对应五个年轻人了。

“我们需要通过技术的手段为人口老龄化未雨绸缪,”Agrawal说。“机器人手杖可以以相当便宜的方式填补人力护理上的短缺。”

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