Световые датчики расширяют возможности пациентов с ограниченной подвижностью с помощью расширенной носимой реабилитации

Пхоханский университет науки и технологий, Пхохан, Южная Корея

Обнаружение трехосного вращения плеча с помощью картирования многоосной деформации. (Изображение:ПОСТЕХ)

Недавно корейская компания подарила больнице портативного робота, предназначенного для помощи пациентам с ограниченной подвижностью во время реабилитации. Пациенты носят этого робота, чтобы получать помощь при упражнениях на мышцы и суставы при выполнении таких действий, как ходьба или сидение. Носимые устройства, в том числе умные часы или очки, которые люди носят и прикрепляют к коже, могут улучшить качество нашей жизни, предлагая некоторым людям проблеск надежды, очень похожий на эту роботизированную инновацию.

Датчики деформации, используемые в этих реабилитационных роботах, анализируют данные, преобразуя конкретные физические изменения в определенных регионах в электрические сигналы. Эти датчики отличаются исключительной гибкостью и способны измерять даже самые незначительные изменения в организме, поскольку они изготовлены из легких материалов, что облегчает их крепление к коже. Однако обычные датчики мягкой деформации часто обладают недостаточной долговечностью из-за чувствительности к внешним факторам, таким как температура и влажность. Более того, сложный процесс их производства создает проблемы для широкой коммерциализации.

Исследовательская группа под руководством профессора Сунг-Мина Пака из факультета конвергентной ИТ-инженерии и факультета машиностроения и кандидата наук Сунгук Хонга из факультета машиностроения Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH) успешно преодолела ограничения этих датчиков мягкой деформации путем интеграции технологии компьютерного зрения в оптические датчики. Результаты их исследований были опубликованы в журнале Гибкая электроника. .

Во время исследования команда разработала сенсорную технологию, известную как оптическая деформация на основе компьютерного зрения (CVOS). В отличие от обычных датчиков, использующих электрические сигналы, датчики CVOS используют компьютерное зрение и оптические датчики для анализа микромасштабных оптических структур и извлечения данных об изменениях. Этот подход по своей сути повышает долговечность за счет устранения элементов, которые ухудшают функциональность датчика, и оптимизации процессов изготовления, тем самым способствуя коммерциализации датчиков.

В отличие от обычных датчиков, которые обнаруживают только двухосную деформацию, датчики CVOS демонстрируют исключительную способность обнаруживать трехосные вращательные движения посредством картирования многоосной деформации в реальном времени. По сути, эти датчики позволяют точно распознавать сложные и разнообразные движения тела с помощью одного датчика. Исследовательская группа подтвердила это утверждение посредством экспериментов по применению датчиков CVOS во вспомогательных устройствах при реабилитационном лечении.

Благодаря интеграции алгоритма коррекции ответа на основе искусственного интеллекта, который исправляет различные факторы ошибок, возникающие при обнаружении сигнала, результаты эксперимента показали высокий уровень достоверности. Даже после более чем 10 000 итераций эти датчики неизменно сохраняли свои исключительные характеристики.

Парк, возглавлявший исследование, пояснил:"Датчики CVOS превосходно распознают движения тела в разных направлениях и углах, тем самым оптимизируя эффективные реабилитационные вмешательства. Адаптируя проектные показатели и алгоритмы в соответствии с конкретными целями, датчики CVOS обладают безграничным потенциалом для применения в различных отраслях".

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Джинёном Ху по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; +82-54-279-2415.