Exosuit Adaptif: Dukungan yang Disesuaikan untuk Berjalan Sehari-Hari
Orang jarang berjalan dengan kecepatan konstan dan satu kemiringan. Kita mengubah kecepatan ketika bergegas ke janji berikutnya, menangkap lampu lintas, atau berjalan santai di taman. Kemiringan juga selalu berubah, baik kita berjalan kaki atau naik rampa ke dalam bangunan. Selain variabilitas 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.
Variabilitas manusia dan tugas ini adalah tantangan besar dalam merancang robotika dapat dikenakan untuk membantu atau meningkatkan berjalan dalam kondisi dunia nyata. Sampai saat ini, menyesuaikan bantuan robotika dapat dikenakan dengan berjalan individu membutuhkan jam penyesuaian manual atau otomatis — tugas yang melelahkan untuk individu sehat dan seringkali mustahil untuk orang tua atau pasien klinis.
Peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah mengembangkan pendekatan baru di mana bantuan exosuit robotika dapat dikalibrasi untuk individu dan menyesuaikan dengan berbagai tugas berjalan dunia nyata dalam hitungan detik. Sistem terinspirasi biologi ini menggunakan pengukuran ultrasonik dari dinamika otot untuk mengembangkan profil bantuan personal dan spesifik aktivitas bagi pengguna exosuit.
Percobaan terinspirasi biologi sebelumnya untuk mengembangkan profil bantuan individual untuk exosuit robotika berfokus pada gerakan dinamis anggota badan pemakai. Para peneliti SEAS mengambil pendekatan yang berbeda.
Tidak ada pemetaan langsung yang terjamin antara gerakan anggota badan dan otot yang mendasarinya yang menggerakkan gerakannya. Jadi, untuk mempelajari dinamika otot, tim mengikat sistem ultrasonik portabel pada pantat peserta dan mencitrakan otot mereka saat mereka melakukan serangkaian tugas berjalan.
Dari gambar yang direkam sebelumnya, mereka mengestimasi gaya bantuan yang akan diterapkan secara paralel dengan otot pantat untuk menyeimbangkan pekerjaan tambahan yang perlu dilakukan selama fase dorong dari siklus berjalan. Sistem baru hanya membutuhkan beberapa detik berjalan — bahkan satu langkah mungkin cukup untuk menangkap profil otot.
Untuk setiap profil yang dihasilkan ultrasonik, para peneliti kemudian mengukur seberapa banyak energi metabolik yang digunakan orang saat berjalan dengan dan tanpa exosuit. Mereka menemukan bahwa bantuan berbasis otot yang diberikan oleh exosuit secara signifikan mengurangi energi metabolik berjalan di seluruh rentang kecepatan dan kemiringan berjalan.
Exosuit juga menerapkan gaya bantuan yang lebih rendah untuk mencapai manfaat energi metabolik yang sama atau lebih baik dari yang telah dicatat dalam studi yang diterbitkan sebelumnya. “Dengan mengukur otot secara langsung, kita dapat bekerja lebih intuitif dengan orang yang menggunakan exosuit,” kata mahasiswa pasca sarjana Sangjun Lee. “Dengan pendekatan ini, exosuit tidak menguasai pemakainya, ia bekerja sama dengan mereka.” Saat diuji dalam situasi dunia nyata, exosuit mampu dengan cepat menyesuaikan perubahan kecepatan dan kemiringan berjalan.
Selanjutnya, tim penelitian bertujuan untuk menguji sistem dengan penyesuaian real-time yang konstan.
