Metode Pelacakan Optik Revolusioner Memastikan Pas Exoskeleton Sempurna dan Keselamatan Pengguna
Exoskeleton, banyak di antaranya didorong oleh pegas atau motor, dapat menyebabkan nyerai atau cedera jika sendi mereka tidak sejajar dengan pengguna. Untuk mengurangi risiko ini, metode pengukuran baru dikembangkan untuk menguji apakah exoskeleton dan orang yang memakainya bergerak lancar dan dalam harmoni.
Metode ini adalah sistem pelacakan optik (OTS) tidak kalah dengan teknik motion capture yang digunakan filmmaker untuk menghidupkan karakter buatan komputer. OTS menggunakan kamera khusus yang memancarkan cahaya dan menangkap apa yang dipantulkan kembali oleh marka bola yang diatur pada objek yang diinginkan. Komputer menghitung posisi objek yang dilabeli di ruang 3D. Pendekatan digunakan untuk melacak gerakan exoskeleton dan potongan uji, disebut “artefak,” yang dilekatkan pada pengguna.
Tujuan akhir adalah untuk meletakkan artefak ini pada orang, memakai exoskeleton, membandingkan perbedaan orang yang memakai artefak versus exoskeleton, dan melihat apakah mereka bergerak bersama. Jika mereka bergerak berbeda atau tidak pas dengan benar, penyesuaian dapat dilakukan.
Peneliti bertujuan untuk menangkap gerakan lutut — salah satu sendi yang relatif sederhana di tubuh. Untuk menilai ketidakpastian pengukuran pendekatan baru, mereka membangun dua kaki buatan sebagai testbed. Salah satu memiliki lutut prostetik off-the-shelf, sementara yang lain mengintegrasikan lutut 3D-print yang lebih mirip dengan yang asli. Plat logam juga dilekatkan pada kaki dengan tali bungee untuk mewakili anggota exoskeletal atau artefak uji yang dilekatkan pada tubuh. Setelah memasang marka pada kaki dan plat, tim menggunakan OTS dan busur digital untuk mengukur sudut lutut selama rentang gerakan penuh. Dengan membandingkan dua serangkaian pengukuran, mereka dapat menentukan bahwa sistem mereka mampu melacak posisi kaki dengan akurat. Tes juga membuktikan bahwa sistem mereka dapat menghitung gerakan terpisah dari kaki dan plat exoskeletal, memungkinkan peneliti untuk menunjukkan seberapa dekat keduanya sejajar saat bergerak.
Untuk menyesuaikan metode agar dapat digunakan pada kaki orang yang sebenarnya, tim merancang dan mencetak 3D artefak yang dapat disesuaikan yang — seperti pengendang lutut — pas ke paha dan betis pengguna. Tidak seperti kulit, yang bergeser karena elastisitasnya sendiri dan otot yang berkontraksi di bawahnya, atau pakaian ketat yang mungkin tidak nyaman bagi beberapa orang, artefak ini menawarkan permukaan rigid untuk menempatkan marka secara stabil dan konsisten pada orang yang berbeda. Tim memasang artefak lutut dan exoskeleton tubuh penuh yang dihiasi dengan marka refleksif pada subjek manusia. Dengan OTS mengawasi, subjek melakukan beberapa serangkaian squat. Tes menunjukkan sebagian besar waktu, kaki subjek dan exoskeleton bergerak dalam harmoni. Namun, untuk saat-saat singkat, tubuh subjek bergerak sementara exoskeleton tidak. Jeda ini dapat dijelaskan oleh cara kerja exoskeleton ini.
Untuk memberikan kekuatan tambahan, ia menggunakan pegas, yang terlekat dan dilepas saat orang bergerak. Exoskeleton berhenti saat pegas beralih mode, secara sementara menahan gerakan pengguna. Dengan mendeteksi nuansa fungsi exoskeleton, metode pengukuran baru menunjukkan perhatiannya pada detail.
Data mentah sendirian tidak selalu mengungkapkan apakah pasnya memadai. Untuk meningkatkan akurasi metode mereka, tim juga akan menggunakan algoritma komputasi untuk menganalisis data posisi. Langkah selanjutnya adalah mengembangkan artefak untuk lengan, pinggang, dan pada dasarnya semua sendi yang seharusnya sejajar dengan exoskeleton lalu melakukan tes yang serupa.
