Световые сенсоры расширяют возможности пациентов с ограниченной подвижностью в передовых носимых реабилитационных системах

Похангский университет науки и технологий, Поханг, Южная Корея

Обнаружение трехосевого вращательного движения плеча через мультиаксиальное картирование деформаций. (Изображение: POSTECH)

Недавно корейская компания пожертвовала больнице носимого робота, разработанного для помощи пациентам с ограниченной подвижностью во время реабилитации. Пациенты носят этого робота для получения помощи в мышечных и суставных упражнениях при выполнении действий, таких как ходьба или сидение. Носимые устройства, включая умные часы или очки, которые люди носят и прикрепляют к коже, имеют потенциал улучшить наше качество жизни, предлагая надежду некоторым людям, подобно этой роботизированной инновации.

Датчики деформации, используемые в этих реабилитационных роботах, анализируют данные, переводя конкретные физические изменения в конкретных областях в электрические сигналы. Особенно гибкие, эти сенсоры гибки и умеют измерять даже самые тонкие телесные изменения, так как сделаны из легких материалов для легкого крепления к коже. Однако обычные мягкие датчики деформации часто демонстрируют неадекватную долговечность из-за уязвимости к внешним факторам, таким как температура и влажность. Кроме того, их сложный процесс фabрикации создает проблемы для широкой коммерциализации.

Исследовательская команда во главе с профессором Сонг-Мин Парком из департамента конвергентной IT-инженерии и департамента механической инженерии и аспирантом Сонгук Хоном из департамента механической инженерии Похангского университета науки и технологий (POSTECH) успешно преодолела ограничения этих мягких датчиков деформации, интегрировав технологию компьютерного зрения в оптические сенсоры. Их исследовательские находки были представлены в Flexible Electronics.

Технология CVOS

Команда разработала технологию сенсоров, известную как компьютерное зрение на основе оптической деформации (CVOS), во время своего исследования. В отличие от обычных сенсоров, полагающихся на электрические сигналы, CVOS-сенсоры используют компьютерное зрение и оптические сенсоры для анализа микромасштабных оптических паттернов, извлекая данные об изменениях. Этот подход изначально повышает долговечность, устраняя элементы, компрометирующие функциональность сенсоров, и оптимизируя процессы фabрикации, тем самым облегчая коммерциализацию сенсоров.

В отличие от обычных сенсоров, обнаруживающих только биаксиальную деформацию, CVOS-сенсоры демонстрируют исключительную способность обнаруживать трехосевые вращательные движения через мультиаксиальное картирование деформаций в реальном времени. По сути, эти сенсоры позволяют точное распознавание сложных и различных телесных движений через единственный сенсор. Исследовательская команда подтвердила это утверждение через эксперименты, применяя CVOS-сенсоры к вспомогательным устройствам в реабилитационном лечении.

Через интеграцию алгоритма коррекции ответа на основе ИИ, корректирующего разнообразные факторы ошибок, возникающих при детектировании сигналов, результаты экспериментов показали высокий уровень доверия. Даже после преодоления более 10 000 итераций эти сенсоры последовательно сохраняли свою исключительную производительность.

Парк, возглавлявший исследование, объяснил: «CVOS-сенсоры отлично различают движения тела по разным направлениям и углам, тем самым оптимизируя эффективные реабилитационные вмешательства. При адаптации дизайн-индикаторов и алгоритмов в соответствии с конкретными целями, CVOS-сенсоры имеют безграничный потенциал для применений, охватывающих индустрии».

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Джиньён Ху по адресу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; +82-54-279-2415.