Exosuit Pribadi untuk Berjalan di Dunia Nyata

Orang jarang berjalan dengan kecepatan konstan dan satu tanjakan. Kami mengubah kecepatan saat bergegas ke janji berikutnya, menangkap sinyal penyeberangan, atau berjalan-jalan santai di taman. Lereng juga berubah sepanjang waktu, apakah kita akan mendaki atau menaiki tanjakan menuju gedung. Selain variabel lingkungan, cara kita berjalan dipengaruhi oleh jenis kelamin, tinggi badan, usia, dan kekuatan otot, dan terkadang oleh gangguan saraf atau otot seperti stroke atau Penyakit Parkinson.

Keragaman manusia dan tugas ini merupakan tantangan utama dalam merancang robotika yang dapat dipakai untuk membantu atau meningkatkan berjalan dalam kondisi dunia nyata. Hingga saat ini, menyesuaikan bantuan robotik yang dapat dikenakan untuk berjalan seseorang membutuhkan penyetelan manual atau otomatis selama berjam-jam — tugas yang membosankan bagi individu yang sehat dan seringkali tidak mungkin dilakukan oleh orang dewasa yang lebih tua atau pasien klinis.

Para peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah mengembangkan pendekatan baru di mana bantuan exosuit robot dapat dikalibrasi untuk seorang individu dan beradaptasi dengan berbagai tugas berjalan di dunia nyata dalam hitungan detik. Sistem bioinspired menggunakan pengukuran ultrasound dari dinamika otot untuk mengembangkan profil bantuan yang dipersonalisasi dan aktivitas spesifik untuk pengguna exosuit.

Upaya bioinspired sebelumnya dalam mengembangkan profil bantuan individual untuk exosuits robot yang berfokus pada gerakan dinamis anggota badan pemakainya. Para peneliti SEAS mengambil pendekatan yang berbeda.

Belum tentu ada pemetaan langsung antara gerakan anggota badan dan otot-otot di bawahnya yang menggerakkan gerakan mereka. Jadi, untuk mempelajari dinamika otot, tim memasang sistem ultrasound portabel ke betis peserta dan mencitrakan otot mereka saat mereka melakukan serangkaian tugas berjalan.

Dari gambar yang direkam sebelumnya ini, mereka memperkirakan gaya bantu yang diterapkan secara paralel dengan otot betis untuk mengimbangi pekerjaan tambahan yang perlu mereka lakukan selama fase push-off dari siklus berjalan. Sistem baru ini hanya membutuhkan beberapa detik berjalan — bahkan satu langkah mungkin cukup untuk menangkap profil otot.

Untuk setiap profil yang dihasilkan ultrasound, para peneliti kemudian mengukur berapa banyak energi metabolik yang digunakan orang tersebut selama berjalan dengan dan tanpa exosuit. Mereka menemukan bahwa bantuan berbasis otot yang diberikan oleh exosuit secara signifikan mengurangi energi metabolisme berjalan di berbagai kecepatan dan kemiringan berjalan.

Exosuit juga menerapkan kekuatan bantuan yang lebih rendah untuk mencapai manfaat energi metabolik yang sama atau lebih baik daripada yang telah dicatat dalam penelitian yang diterbitkan sebelumnya. “Dengan mengukur otot secara langsung, kita dapat bekerja lebih intuitif dengan orang yang menggunakan exosuit,” kata mahasiswa pascasarjana Sangjun Lee. “Dengan pendekatan ini, pakaian luar tidak membuat pemakainya terlalu kuat, tapi bekerja sama dengan mereka.” Saat diuji dalam situasi dunia nyata, exosuit mampu dengan cepat beradaptasi dengan perubahan kecepatan dan kemiringan berjalan.

Selanjutnya, tim peneliti bertujuan untuk menguji sistem dengan membuat penyesuaian waktu nyata yang konstan.