Robotrør viste sig at forbedre stabiliteten under gang

Ved at tilføje elektronik og beregningsteknologi til en simpel stok, der har eksisteret siden oldtiden, et team af forskere ved Columbia Engineering har omdannet det til en robotapparat fra det 21. århundrede, der kan give let berøring hjælp til at gå til ældre og andre med nedsat mobilitet.

Et hold ledet af Sunil Agrawal, professor i maskinteknik og i rehabilitering og regenerativ medicin ved Columbia Engineering, har demonstreret, for første gang, fordelen ved at bruge en autonom robot, der "går" sammen med en person for at give let-touch støtte, ligesom man let kan røre ved en ledsagers arm eller ærme for at bevare balancen, mens man går. Deres undersøgelse er offentliggjort i dag i IEEE Robotics and Automation Letters .

"Tit, ældre mennesker har gavn af let håndholdt for støtte, "forklarede Agrawal, som også er medlem af Columbia University's Data Science Institute. "Vi har udviklet en robotstok fastgjort til en mobil robot, som automatisk sporer en gående person og bevæger sig ved siden af," fortsatte han. "Emnerne går på en måtte instrumenteret med sensorer, mens måtten registrerer trinlængde og gangrytme, i det væsentlige rum- og tidsparametrene for at gå, så vi kan analysere en persons gang og virkningerne af let berøring på den."

Den let berørte robotstok, kaldet CANINE, fungerer som en stokagtig mobilassistent. Enheden forbedrer den enkeltes proprioception, eller selvbevidsthed i rummet, under gang, hvilket igen forbedrer stabilitet og balance.

"Dette er en ny tilgang til at give hjælp og feedback til enkeltpersoner, når de navigerer i deres miljø, " sagde Joel Stein, Simon Baruch professor i fysisk medicin og rehabilitering og formand for afdelingen for rehabilitering og regenerativ medicin ved Columbia University Irving Medical Center, som var medforfatter af undersøgelsen sammen med Agrawal. "Denne strategi har potentielle anvendelser for en række forskellige forhold, især personer med gangforstyrrelser. "

For at teste denne nye enhed, holdet udstyrede 12 raske unge mennesker med virtual reality-briller, der skabte et visuelt miljø, der ryster omkring brugeren – både side-til-side og frem-tilbage – for at ubalancere deres gang. Forsøgspersonerne gik hver 10 omgange på den instrumenterede måtte, både med og uden robotrør, under forhold, der testede gang med disse synsforstyrrelser. I alle virtuelle miljøer, at have den lette berøringsstøtte fra robotrøret fik alle forsøgspersoner til at indsnævre deres skridt. Jo smallere skridt, som repræsenterer et fald i understøttelsesbasen og en mindre svingning af massens centrum, indikerer en stigning i gangstabilitet på grund af den lette berøringskontakt.

"Den næste fase i vores forskning vil være at teste denne enhed på ældre personer og dem med balance- og gangbesvær for at studere, hvordan robotstokken kan forbedre deres gang, "sagde Agrawal, der leder Robotics and Rehabilitation (ROAR) Laboratory. "Ud over, vi vil udføre nye eksperimenter med raske individer, hvor vi vil forstyrre deres hoved-hals-bevægelse ud over deres vision for at simulere vestibulære underskud hos mennesker. "

Mens bevægelseshandicap rammer 4 % af personer i alderen 18 til 49, dette tal stiger til 35 % af dem i alderen 75 til 80 år, faldende selvforsyning, uafhængighed, og livskvalitet. I 2050, det anslås, at der kun vil være fem unge mennesker for hver gammel person, sammenlignet med syv eller otte i dag.

"Vi får brug for andre muligheder for støtte til en aldrende befolkning, "Agrawal bemærkede." Dette er en teknologi, der har potentiale til at udfylde hullet i pleje temmelig billigt. "

Undersøgelsen har titlen, "Effekter af en person-følgende let-touch-enhed under overjordiske gåture med visuelle forstyrrelser i et virtual reality-miljø."