Metode Pengukuran Menguji Kecocokan Eksoskeleton

Eksoskeleton, banyak di antaranya ditenagai oleh pegas atau motor, dapat menyebabkan rasa sakit atau cedera jika persendiannya tidak sejajar dengan sendi pengguna. Untuk mengurangi risiko ini, metode pengukuran baru dikembangkan untuk menguji apakah kerangka luar dan orang yang memakainya bergerak dengan lancar dan selaras.

Metodenya adalah sistem pelacakan optik (OTS) yang tidak berbeda dengan teknik penangkapan gerak yang digunakan oleh pembuat film untuk menghidupkan karakter yang dihasilkan komputer. OTS menggunakan kamera khusus yang memancarkan cahaya dan menangkap apa yang dipantulkan kembali oleh penanda bola yang disusun pada objek yang diinginkan. Komputer menghitung posisi objek berlabel dalam ruang 3D. Pendekatan ini digunakan untuk melacak pergerakan eksoskeleton dan benda uji, yang disebut "artefak", yang diikatkan ke penggunanya.

Tujuan utamanya adalah untuk menempatkan artefak ini pada seseorang, mengenakan kerangka luar, membandingkan perbedaan orang yang memakai artefak versus kerangka luar, dan melihat apakah mereka bergerak bersama satu sama lain. Jika mereka bergerak secara berbeda atau tidak pas, penyesuaian dapat dilakukan.

Para peneliti bertujuan untuk menangkap gerakan lutut – salah satu sendi tubuh yang relatif sederhana. Untuk menilai ketidakpastian pengukuran pendekatan baru, mereka membangun dua kaki buatan sebagai testbeds. Satu menampilkan lutut prostetik yang tersedia, sementara yang lain menggabungkan lutut cetak 3D yang lebih mirip dengan aslinya. Pelat logam juga diikat ke kaki dengan tali bungee untuk mewakili anggota badan exoskeletal atau artefak uji yang melekat pada tubuh. Setelah memasang penanda pada kaki dan pelat, tim menggunakan OTS dan busur derajat digital untuk mengukur sudut lutut di seluruh rentang gerak penuh mereka. Dengan membandingkan dua set pengukuran, mereka dapat menentukan bahwa sistem mereka mampu melacak posisi kaki secara akurat. Tes juga menetapkan bahwa sistem mereka dapat menghitung gerakan terpisah dari kaki dan pelat eksoskeletal, memungkinkan para peneliti untuk menunjukkan seberapa dekat keduanya saat bergerak.

Untuk mengadaptasi metode yang akan digunakan pada kaki orang yang sebenarnya, tim merancang dan artefak yang dapat disesuaikan dengan cetakan 3D yang — seperti penyangga lutut — pas dengan paha dan tulang kering pengguna. Tidak seperti kulit, yang bergeser karena elastisitasnya sendiri dan otot yang berkontraksi di bawahnya, atau pakaian ketat yang mungkin tidak nyaman bagi sebagian orang, artefak ini menawarkan permukaan yang kaku untuk menempatkan penanda secara stabil dan konsisten pada orang yang berbeda. Tim memasang artefak lutut dan kerangka luar seluruh tubuh yang dihiasi penanda reflektif ke subjek manusia. Dengan menonton OTS, subjek melakukan beberapa set squat. Tes menunjukkan bahwa sebagian besar waktu, kaki subjek dan kerangka luar bergerak secara harmonis. Namun untuk sesaat, tubuh subjek bergerak sementara kerangka luar tidak. Jeda ini dapat dijelaskan dengan cara kerja kerangka luar ini.

Untuk memberikan kekuatan ekstra, ia menggunakan pegas, yang mengikat dan melepaskan saat orang tersebut bergerak. Exoskeleton berhenti saat pegas mengubah mode, untuk sementara menahan gerakan pengguna. Dengan mendeteksi nuansa fungsi exoskeleton, metode pengukuran baru menunjukkan perhatiannya terhadap detail.

Data mentah saja tidak selalu mengungkapkan apakah kecocokan itu memadai. Untuk meningkatkan akurasi metode mereka, tim juga akan menggunakan algoritma komputasi untuk menganalisis data posisi. Langkah selanjutnya adalah mengembangkan artefak untuk lengan, pinggul, dan pada dasarnya semua sendi yang seharusnya sejajar dengan kerangka luar dan kemudian melakukan tes serupa.