Thiết bị robot hỗ trợ chạm nhẹ khi đi bộ cho người cao tuổi

 30/08/2019       10:35

Bằng cách thêm công nghệ điện tử và thuật toán vào một cây gậy đơn giản có từ thời cổ đại, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Columbia Engineering đã biến nó thành một thiết bị robot thế kỷ 21 có thể hỗ trợ chạm nhẹ khi đi bộ cho người già và những người gặp khó khăn khi di chuyển.


(ảnh minh họa)

Một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Sunil Agrawal, giáo sư kỹ thuật cơ khí và y học phục hồi và phục hồi tại Columbia Engineering, đã lần đầu tiên chứng minh lợi ích của việc sử dụng robot tự thân có thể "đi bộ" cùng với một người để hỗ trợ chạm nhẹ, tương tự như việc có thể chạm vào cánh tay hoặc tay áo của người bạn đồng hành để giữ thăng bằng khi đi bộ. Nghiên cứu của họ được công bố ngày hôm nay trên IEEE Robotics and Automation Letters.

 

“Thông thường, người cao tuổi được hỗ trợ nhiều từ việc chạm nhẹ bàn tay. Chúng tôi đã phát triển một cây gậy robot gắn với robot di động, tự động theo dõi một người đi bộ và di chuyển bên cạnh" ông tiếp tục. “Các đối tượng đi trên một tấm thảm có gắn cảm biến trong khi thảm ghi lại chiều dài bước và nhịp đi bộ, về cơ bản là các thông số không gian và thời gian đi bộ, từ đó chúng ta có thể phân tích dáng đi của một người và ảnh hưởng của việc chạm nhẹ. "

Sunil Agrawal, giáo sư kỹ thuật cơ khí và y học phục hồi và phục hồi tại Columbia Engineering, thành viên của Viện Khoa học Dữ liệu của Đại học Columbia

 

Gậy robot chạm nhẹ, còn gọi là CANINE, hoạt động như một trợ lý di chuyển có hình thái như cây gậy. Thiết bị cải thiện định vị bản thân, hoặc định vị không gian, trong khi đi bộ, từ đó cải thiện sự ổn định và cân bằng.

 

"Đây là một cách tiếp cận mới để cung cấp sự hỗ trợ và tương tác cho các cá nhân khi họ điều hướng trong môi trường hoạt động của họ", Joel Stein, Giáo sư Y học Vật lý và Phục hồi chức năng Simon Baruch và là chủ tịch của khoa phục hồi chức năng và tái tạo tại Trung tâm Y tế Irving thuộc Đại học Columbia, đồng tác giả nghiên cứu với Agrawal cho biết. "Chiến lược này có các ứng dụng tiềm năng trong nhiều trường hợp, đặc biệt là những người bị rối loạn dáng đi."

 

Để thử nghiệm thiết bị mới này, nhóm nghiên cứu đã trang bị cho 12 người trẻ khỏe mạnh kính thực tế ảo tạo ra một môi trường trực quan làm rung chuyển người dùng - cả theo hướng hai bên và trước sau - để làm mất cân bằng dáng đi của họ. Các đối tượng mỗi người đi 10 vòng trên tấm thảm cảm ứng, có và không có gậy robot, qua đó đánh giá hoạt động đi bộ với những sự nhiễu loạn thị giác này. Trong tất cả các môi trường ảo, việc có sự hỗ trợ chạm nhẹ của gậy robot đã khiến tất cả các đối tượng thu hẹp các bước chân của họ. Các sải chân ngắn hơn, biểu thị nền tảng hỗ trợ ít hơn và trọng tâm dao động nhỏ hơn, cho thấy sự gia tăng độ ổn định của dáng đi do tiếp xúc chạm nhẹ.

 

"Giai đoạn tiếp theo trong nghiên cứu của chúng tôi sẽ là thử nghiệm thiết bị này trên những người già và những người bị mất cân bằng và bất thường về dáng đi, để nghiên cứu gậy robot có thể cải thiện dáng đi của họ như thế nào", Agrawal, người chỉ đạo Phòng thí nghiệm Robot và Phục hồi chức năng (ROAR) cho biết. "Ngoài ra, chúng tôi sẽ tiến hành các thí nghiệm mới với những người khỏe mạnh, chúng tôi sẽ gây nhiễu chuyển động đầu-cổ ngoài tầm nhìn của họ để mô phỏng sự rối loạn chức năng tiền đình ở người."

 

Trong khi suy giảm khả năng vận động ảnh hưởng đến 4% số người từ 18 đến 49 tuổi, con số này tăng lên 35% ở những người từ 75 đến 80 tuổi, làm giảm khả năng tự chăm sóc, tính độc lập và chất lượng cuộc sống. Đến năm 2050, ước tính sẽ chỉ có năm người trẻ tuổi trên mỗi người già, so với bảy hoặc tám người trẻ hiện nay.

 

"Chúng tôi sẽ cần những giải pháp hỗ trợ khác cho dân số già", Agrawal lưu ý. "Đây là một công nghệ có khả năng bù vào khoảng trống thiếu hụt chăm sóc với mức giá khá rẻ."

 

Nguồn:

Trường Đại học Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Columbia


Tạp chí tham khảo:

Stramel, D et al. (2019) Effects of a person-following light-touch device during overground walking with visual perturbations in a virtual reality environment. IEEE Robotics and Automation Letters. doi.org/10.1109/LRA.2019.2931267.

Nguồn: https://www.news-medical.net
Tác giả: Kate Anderton, B.Sc.
Biên dịch: Trần Như Ngọc Quế
Hiệu đính bởi BS. Nguyễn Thị Dung