L’automazione rende le cose più facili. Rende anche le cose potenzialmente più spaventose quando metti il tuo benessere nelle mani della tecnologia che deve effettuare chiamate improvvisate senza prima consultare te, l'utente. Un’auto a guida autonoma, ad esempio, deve essere in grado di individuare un ingorgo o un ciclista che sbanda e reagire di conseguenza. Se riuscirà a farlo in modo efficace, rappresenterà un punto di svolta per i trasporti. Se non è possibile, i risultati potrebbero essere fatali.
Contenuti
- La sfida più grande per gli esoscheletri robotici
- Mi sto ancora preparando per la prima serata
All’Università di Waterloo, in Canada, i ricercatori stanno lavorando proprio su questo problema, applicato solo al campo delle tute robotiche indossabili. Questi semi, che possono variare da indossabili industriali che ricordano AlieniCaricatore di potenza A tute assistive per persone con disabilità motorie derivanti dall'età o da disabilità fisiche, sono già in uso come dispositivi di potenziamento per aiutare chi li indossa. Ma il loro funzionamento è stato interamente manuale. Ora, i ricercatori vogliono dare loro una mente propria.
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A tal fine, i ricercatori dell’Università di Waterloo stanno sviluppando l’A.I. strumenti come la visione artificiale che consentiranno agli exosuit di percepire l'ambiente circostante e adattarsi movimenti di conseguenza, ad esempio essere in grado di individuare rampe di scale e salirle automaticamente o rispondere in altro modo a diversi ambienti di camminata nella realtà tempo. Se dovessero riuscirci, l’utilità di questi dispositivi di assistenza cambierà per sempre. Farlo non è facile, tuttavia.
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La sfida più grande per gli esoscheletri robotici
“Il controllo è generalmente considerato una delle maggiori sfide per lo sviluppo di esoscheletri robotici per applicazioni nel mondo reale”, Brokoslaw Laschowski, un dottorato di ricerca. candidato nel dipartimento di Ingegneria della progettazione dei sistemi dell’università, ha detto a Digital Trends. “Per garantire un funzionamento sicuro e robusto, gli esoscheletri disponibili in commercio utilizzano controlli manuali come joystick o interfacce mobili per comunicare l’intento locomotore dell’utente. Stiamo sviluppando sistemi di controllo autonomo per esoscheletri robotici utilizzando telecamere indossabili e artificiali intelligenza, [in modo da alleviare] il carico cognitivo associato al controllo umano e al processo decisionale”.
Come parte del progetto, il team ha dovuto sviluppare un sistema di classificazione ambientale basato sull'intelligenza artificiale, chiamato Banca dati ExoNet, che sostiene sia il più grande set di dati di immagini open source mai realizzato sugli ambienti di camminata umana. Questo è stato raccolto facendo indossare alle persone una telecamera montata sul petto e camminando per gli ambienti locali mentre registravano i loro movimenti e locomozione. È stato poi utilizzato per addestrare le reti neurali.
“Il nostro sistema di classificazione ambientale utilizza il deep learning”, ha continuato Laschowski. “Tuttavia, gli algoritmi di deep learning ad alte prestazioni tendono ad essere piuttosto costosi dal punto di vista computazionale, il che è problematico per gli esoscheletri robotici con risorse operative limitate. Pertanto, utilizziamo reti neurali convoluzionali efficienti con requisiti minimi di calcolo e archiviazione di memoria per la classificazione dell'ambiente. Questi algoritmi di dee-learning possono anche apprendere in modo automatico ed efficiente le caratteristiche ottimali dell’immagine direttamente dai dati di addestramento, anziché utilizzare caratteristiche progettate manualmente come avviene tradizionalmente”.
John McPhee, professore di Systems Design Engineering presso l'Università di Waterloo, ha dichiarato a Digital Trends: “Essenzialmente, stiamo sostituendo i controlli manuali – [come] arresto, avvio, sollevamento gamba per passo – con controlli automatizzati soluzione. Un'analogia è il propulsore automatico di un'auto, che sostituisce il cambio manuale. Al giorno d'oggi, la maggior parte delle persone guida il cambio automatico perché è più efficiente e l'utente può concentrarsi maggiormente sull'ambiente circostante piuttosto che azionare la frizione e la leva. In modo simile, un controller automatizzato di alto livello per un exo aprirà nuove opportunità per l’utente [sotto forma di] una maggiore consapevolezza ambientale”.
Come con un’auto a guida autonoma, i ricercatori notano che l’utente umano avrà la capacità di ignorare il sistema di controllo automatizzato in caso di necessità. Anche se richiederà ancora un po' di fede, ad esempio, avere fiducia che la tua exosuit possa individuare un volo scendendo le scale prima di lanciarsi giù, chi lo indossa può prendere il controllo negli scenari in cui si trova necessario.
Mi sto ancora preparando per la prima serata
Al momento, il progetto è un work in progress. “Attualmente ci stiamo concentrando sull’ottimizzazione del nostro sistema di classificazione ambientale basato sull’intelligenza artificiale, migliorando in particolare la precisione della classificazione e le prestazioni in tempo reale”, ha affermato Laschowski. “Questo sviluppo dell’ingegneria tecnica è essenziale per garantire un funzionamento sicuro e robusto per i futuri test clinici utilizzando esoscheletri robotici con controllo autonomo”.
Se tutto dovesse andare secondo i piani, tuttavia, si spera che non passi troppo tempo prima che tali algoritmi possano essere implementati in exosuit disponibili in commercio. Stanno già diventando sempre più diffusi, grazie ad aziende innovative come Sarcos Robotics, e vengono utilizzati in contesti sempre più diversificati. Sono anche in grado di migliorare notevolmente le capacità umane oltre ciò di cui chi lo indossa sarebbe capace quando non indossa la tuta.
In un certo senso, ricorda molto la concezione originale del cyborg, non un Darth da incubo. Vader o RoboCop sono una fusione di metà uomo e metà macchina, ma, come sostengono i ricercatori Manfred Clynes e Nathan Kline scrisse negli anni '60, come “un sistema organizzativo in cui… i problemi simili a quelli dei robot [sono] gestiti automaticamente, lasciando [gli esseri umani] liberi di esplorare, creare, pensare e sentire. Privo delle sue vibrazioni vagamente hippy (Questo era anni ’60), l’idea è ancora valida: lasciando che i robot si occupino autonomamente dei problemi banali associati alla navigazione, gli utenti umani possono concentrarsi su cose più importanti e coinvolgenti. Dopotutto, la maggior parte delle persone non deve pensare consapevolmente alle minuzie di muovere un piede davanti all’altro quando cammina. Perché qualcuno che indossa una tuta da robot dovrebbe farlo?
L'ultimo articolo dedicato a questa ricerca è stato recentemente pubblicato sulla rivista IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics.
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