由密歇根大學(xué)和Shirley Ryan AbilityLab的研究人員設(shè)計(jì)的新型開(kāi)源，人工智能假肢現(xiàn)在可供科學(xué)界使用。

該腿的免費(fèi)復(fù)制設(shè)計(jì)和編程旨在通過(guò)為仿生學(xué)領(lǐng)域的分散研究工作提供統(tǒng)一平臺(tái)來(lái)改善患者的生活質(zhì)量并加速科學(xué)進(jìn)步。

“我們的開(kāi)源仿生腿將使研究人員能夠有效地解決在實(shí)驗(yàn)室和社區(qū)中的一系列活動(dòng)中控制仿生腿的挑戰(zhàn)，”首席設(shè)計(jì)師Elliott Rouse說(shuō)，他是UM機(jī)器人研究所的核心教員和助理教授。機(jī)械工業(yè)。“此外，我們希望我們的仿生腿能夠?qū)⒀芯咳藛T與一個(gè)共同的硬件平臺(tái)聯(lián)合起來(lái)，并使相關(guān)領(lǐng)域的新研究人員能夠開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的控制策略。”

Rouse和合作者Levi Hargrove，芝加哥Shirley Ryan AbilityLab的仿生醫(yī)學(xué)中心主任，將在拉斯維加斯舉行的Amazon re：MARS會(huì)議上揭開(kāi)腿部及其在線(xiàn)平臺(tái)的面紗。有關(guān)零件訂購(gòu)地點(diǎn)，如何將它們放在一起以及如何編程腿的詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)opensourceleg.com。

“雖然設(shè)計(jì)和代碼是免費(fèi)的，但腿仍然是一臺(tái)高端的，最先進(jìn)的機(jī)器，”她說(shuō)。“這是一種獨(dú)特的即插即用系統(tǒng)，科學(xué)家可以避免數(shù)百萬(wàn)美元的研發(fā)成本，并立即開(kāi)始測(cè)試膝蓋和腳踝的假肢。它有效地降低了研究人員進(jìn)入門(mén)檻的難度。”

高效，先進(jìn)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)腿部時(shí)，Rouse專(zhuān)注于保持簡(jiǎn)單，低成本和便攜，高性能。結(jié)果包含來(lái)自少數(shù)供應(yīng)商的相對(duì)便宜的零件; 模塊化設(shè)計(jì)，可以作為膝蓋，腳踝或兩者兼有; 以及可在任何地方進(jìn)行測(cè)試的板載電源和控制電子設(shè)備。

此外，該團(tuán)隊(duì)改編并整合了為無(wú)人機(jī)行業(yè)開(kāi)發(fā)的新電機(jī)技術(shù)。扁平薄餅式電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。這些低速減速電機(jī)可實(shí)現(xiàn)更高效，更精細(xì)的控制和更人性化的運(yùn)動(dòng)。

Rouse說(shuō)，直接與殘疾人一起工作的研究人員經(jīng)常需要建立自己的機(jī)器人腿部系統(tǒng)。研究人員可以采用這種通用平臺(tái)，而不是從頭開(kāi)始，在一些組裝后，開(kāi)始研究更好的解決方案，以幫助行動(dòng)不便的人。通用平臺(tái)還可以直接比較用于控制仿生腿的新算法，研究人員可以對(duì)其進(jìn)行迭代和構(gòu)建。

雖然上半身有許多開(kāi)源假肢，例如手，但這是第一個(gè)用于下肢的平臺(tái)。下肢仿生學(xué)的研究傳統(tǒng)上落后于上肢假肢的研究，主要是由于維持平衡和支撐患者整個(gè)身體的高風(fēng)險(xiǎn)。

指定的完整仿生腿成本為28,500美元，其中包括由Star Rapid加工的零件，Dephy Inc.的執(zhí)行器，以及為人工智能提供動(dòng)力的Raspberry Pi小型計(jì)算機(jī)。

由Hargrove領(lǐng)導(dǎo)的先進(jìn)的基于AI的控制可以調(diào)整仿生腿的動(dòng)作，以無(wú)縫切換活動(dòng)，例如從步行到上樓梯到坡道。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)使用肌肉收縮信號(hào)和仿生腿內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)的組合來(lái)預(yù)測(cè)下一步所需的行為。

社區(qū)驅(qū)動(dòng)的研究與開(kāi)發(fā)

作為一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，任何人都可以為改善腿部的設(shè)計(jì)和功能做出貢獻(xiàn)。雖然腿部是一種研究工具而不是家庭式解決方案，但參與項(xiàng)目的患者可以通過(guò)他們?cè)谠囼?yàn)中的反饋來(lái)幫助關(guān)注和改進(jìn)設(shè)計(jì)。公司可以使用自己的零件對(duì)腿進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)設(shè)計(jì)。并且，研究人員可以利用項(xiàng)目網(wǎng)站來(lái)討論設(shè)計(jì)和控制方面的修改和建議。

“這代表了研究的未來(lái) - 開(kāi)源機(jī)器人硬件和帶共享代碼的嵌入式系統(tǒng)的快速原型設(shè)計(jì)，”Rouse說(shuō)。