اگزواسکلتون هوشمند؛ گامی تازه برای همکاری طبیعی انسان و ربات

اگزواسکلتون‌های هوشمند در سال‌های اخیر از تجهیزات صرفاً کمکی به سامانه‌هایی پیچیده‌تر برای تعامل مستقیم با بدن انسان تبدیل شده‌اند؛ سامانه‌هایی که هدف آنها تنها افزایش توان حرکتی نیست، بلکه درک حرکت و نیت کاربر و هماهنگ‌شدن با آن است.

در یکی از پژوهش‌های منتشرشده در سال ۲۰۲۶، تیمی از پژوهشگران دانشگاه آکادمی علوم چین و مؤسسه اتوماسیون این کشور، روشی برای تشخیص تطبیقی نیت حرکتی انسان و ردیابی همزمان حرکت در تعامل فیزیکی انسان و اگزواسکلتون ارائه کرده‌اند. در این روش، اطلاعات حاصل از سیگنال‌های الکترومایوگرافی سطحی (sEMG)، زاویه مفاصل و مرکز جرم بدن با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی حرکت مفاصل اندام تحتانی ترکیب می‌شود.

نکته مهم این رویکرد، حرکت از کنترل‌های از پیش تعیین‌شده به سمت کنترل مبتنی بر نیت حرکتی کاربر است. به این معنا که سامانه تلاش می‌کند قبل از اجرای کامل حرکت، الگوی حرکتی فرد را شناسایی کرده و فرمان کمکی مناسب را در اختیار اگزواسکلتون قرار دهد. این قابلیت می‌تواند در کاربردهایی مانند توانبخشی، آموزش راه‌رفتن و سامانه‌های کمک‌حرکتی مورد استفاده قرار گیرد.

در پژوهشی دیگر که در سال ۲۰۲۶ توسط پژوهشگران مؤسسه اتوماسیون شن‌یانگ، وابسته به آکادمی علوم چین، منتشر شد، یک روش کنترلی برای اگزواسکلتون اندام تحتانی ارائه شد که زاویه ساق پا را به‌عنوان متغیر اصلی برای هماهنگ‌سازی حرکت انسان و ربات در نظر می‌گیرد. این روش با استفاده از حسگرهای IMU و یادگیری برخط، امکان تطبیق مسیر حرکتی اگزواسکلتون با تغییرات حرکتی کاربر را فراهم می‌کند.

در نتیجه با ترکیب  داده هایی از جمله  سیگنال های EMG عضلات، اطلاعات IMU و حرکت اندام، فشار کف پا، زاویه و سرعت مفاصل، گشتاور تعامل انسان و اگزواسکلتون فاز بعدی حرکت کاربر را پیش بینی می کند.

آزمایش‌های این پژوهش در شرایط مختلفی از جمله راه‌رفتن و دویدن، حرکت روی شیب، تغییر سرعت و تغییر جهت انجام شد. بر اساس گزارش پژوهشگران، روش پیشنهادی به نرخ تطابق بیش از ۹۰ درصد میان حرکت انسان و ربات دست یافت و نسبت به روش‌های کنترلی متداول، ۳۰.۸ درصد بهبود در شاخص تطابق گزارش شد.

همزمان، یک پژوهش دیگر از دانشگاه علم و فناوری هوآژونگ چین در سال ۲۰۲۶، رویکردی مبتنی بر هم‌افزایی حرکتی مفاصل را برای طراحی اگزواسکلتون اندام تحتانی بررسی کرده است. در این روش تلاش شده الگوهای هماهنگ حرکت طبیعی انسان شناسایی و در طراحی مکانیکی اگزواسکلتون به کار گرفته شود تا سامانه سبک‌تر و هماهنگ‌تر با الگوی طبیعی حرکت بدن باشد.

مجموع این پژوهش‌ها نشان می‌دهد مسیر توسعه اگزواسکلتون‌ها به سمت سامانه‌هایی در حال حرکت است که به جای تحمیل یک الگوی حرکتی ثابت، حرکت انسان را دریافت، تحلیل و متناسب با آن پاسخ می‌دهند. چنین رویکردی می‌تواند نقش مهمی در توسعه نسل آینده ربات‌های پوشیدنی برای توانبخشی، کمک به جابه‌جایی، فعالیت‌های صنعتی و تعامل فیزیکی انسان و ربات داشته باشد.

از سوی دیگر، همزمان با پیشرفت فناوری، موضوع ایمنی تعامل انسان و اگزواسکلتون نیز در چین مورد توجه قرار گرفته است؛ به‌طوری‌که در سال ۲۰۲۶ تدوین یک استاندارد ملی پیشنهادی برای ارزیابی ریسک ایمنی تعامل انسان و ربات در اگزواسکلتون‌ها در دستور کار قرار گرفته است.

انتهای پیام/