11 सक्षम लोगों के साथ प्रयोगों में, तथाकथित मानव-इन-लूप एल्गोरिदम ने एक्सोस्केलेटन को अनुकूलित करने में लगभग एक घंटे का समय लिया, और बाद में, औसतन, 24 प्रतिशत से चलने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रतिभागियों की मात्रा कम हो गई, कहा रिसर्च टीम के सदस्य रेचल जैक्सन, कार्नेगी मेलन यूनिवर्सिटी (CMU) में मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता।
"कटौती का आकार बहुत आश्चर्यजनक था," जैक्सन ने लाइव साइंस को बताया।
जैक्सन और उनके सहयोगियों, स्टीवन कॉलिन्स, मैकेनिकल इंजीनियरिंग सीएमयू के एक एसोसिएट प्रोफेसर और जुआनजुआन झांग के नेतृत्व में, पूर्व में सीएमयू और अब चीन में नानकाई विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर ने अपने शोध के परिणामों को आज (22 जून) ऑनलाइन जर्नल में प्रकाशित किया। विज्ञान।
एक हल्का लोड निश्चित रूप से आकर्षक है, लेकिन एक व्यक्तिगत एक्सोस्केलेटन भी दूरी को बढ़ा सकता है एक सक्षम व्यक्ति चल सकता है, और यह व्यक्तियों को तेजी से चलाने में भी मदद कर सकता है, जैक्सन ने कहा।
जैक्सन ने कहा कि शारीरिक कमजोरी वाले लोग, जैसे कि एक स्ट्रोक, एक न्यूरोलॉजिकल चोट या एक विच्छेदन, के रूप में अच्छी तरह से लाभ का एहसास हो सकता है। एक व्यक्तिगत एक्सोस्केलेटन एक विच्छेदन या चोट से पहले चलना आसान या आसान बना सकता था, उसने कहा।
इससे पहले, अन्य शोध टीमों द्वारा हासिल की गई सबसे बड़ी औसत ऊर्जा कटौती 14.5 प्रतिशत थी, दोनों पैरों पर पहना जाने वाला मैन्युअल रूप से समायोजित टखने के एक्सोस्केलेटन और 22.8 प्रतिशत का उपयोग करते हुए, पूर्व-निर्धारित सेटिंग्स का उपयोग करके दोनों कूल्हों और दोनों टखनों पर काम करने वाले एक्सोसिट का उपयोग किया गया था।
लेकिन CMU मानव-इन-लूप एल्गोरिदम ने बेहतर प्रदर्शन किया, और यह प्रीप्रोग्रामिंग पर भरोसा नहीं करता था।
"यह एल्गोरिथ्म इतना अच्छा था कि यह केवल एक उपकरण के साथ ऊर्जा लागत को कम करने के लिए एक सहायता रणनीति की खोज करने में सक्षम था," जैक्सन ने कहा। "यह बहुत अच्छा था।"
एक्सोस्केलेटन के साथ चुनौती यह है कि हालांकि वे किसी व्यक्ति की सहायता करने के लिए हैं, वे गति को बाधित कर सकते हैं, जैक्सन ने कहा। शुरुआत के लिए, प्रत्येक डिवाइस अपने स्वयं के वजन के साथ आता है, कुछ औंस से लेकर कुछ पाउंड तक होता है, और उपयोगकर्ता को उस वजन को ढोना पड़ता है। एक्सोस्केलेटन को शरीर के कुछ हिस्सों में बल लागू करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन यदि बल का समय समाप्त हो जाता है, तो व्यक्ति को स्थानांतरित करने के लिए अधिक ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है, जैक्सन ने कहा। और यह उल्टा है।
हाल के अध्ययन के अनुकूलन चरण के दौरान, प्रत्येक प्रतिभागी ने टखने के एक्सोस्केलेटन के साथ-साथ ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के स्तर को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया मास्क पहना था। ये उपाय इस बात से संबंधित हैं कि व्यक्ति कितनी ऊर्जा खर्च कर रहा है। जैसा कि प्रत्येक व्यक्ति एक स्थिर गति से ट्रेडमिल पर चलता है, एक्सोस्केलेटन ने टखनों और पैर की उंगलियों को सहायता के विभिन्न पैटर्न का एक सेट लगाया।
जब बल लागू किया गया था और बल की मात्रा थी, तो वे पैटर्न एक संयोजन थे। उदाहरण के लिए, एक स्टांस (जब एड़ी पहली बार जमीन से टकराती है), रुख के बीच में (जब पैर सपाट हो) या देर से रुख में (जब पैर पैर की अंगुली तक लुढ़का हो) तो बलों को जल्दी लगाया जा सकता है। पदों में उन बदलावों के दौरान, अधिक या कम मात्रा में बल लागू किया जा सकता है।
एल्गोरिथ्म ने प्रतिभागियों के 32 विभिन्न पैटर्नों की प्रतिक्रियाओं का परीक्षण किया, जो हर 2 मिनट में बदल गया। फिर, यह मापा गया कि क्या पैटर्न से व्यक्ति को चलना आसान हो गया है या नहीं।
सत्र के अंत तक, जो एक घंटे से अधिक समय तक चला, एल्गोरिथ्म ने प्रत्येक व्यक्ति के लिए अनुकूलित सहायता का एक अनूठा पैटर्न तैयार किया।
"पैटर्न के सामान्य आकार के संदर्भ में, बड़ी परिवर्तनशीलता थी, जो हर व्यक्ति के लिए इन रणनीतियों को अनुकूलित करने के महत्व के लिए बोलती है, बजाय हर किसी के लिए उसी चीज़ को लागू करने के बजाय" जैक्सन ने कहा।
उन्होंने कहा कि डिवाइस ने न केवल इसलिए अच्छा काम किया होगा क्योंकि यह "सीखना" था, बल्कि इसलिए भी क्योंकि इसने सहायता के पैटर्न को बदल दिया, इसका उपयोग करने वाला व्यक्ति भी सीख रहा था।
"हमें लगता है कि यह लोगों को डिवाइस के साथ बेहतर तरीके से बातचीत करने के लिए अपने चाल के समन्वय के विभिन्न तरीकों का पता लगाने के लिए मजबूर करता है," जैक्सन ने कहा। यह उस व्यक्ति का मार्गदर्शन करने में मदद करता है कि कैसे डिवाइस का उपयोग करना सबसे अच्छा है और इससे सबसे बड़ा लाभ प्राप्त करना है। "यह एक दो-तरफा सड़क है," उसने कहा।
टीम के अन्य सदस्यों ने यह परीक्षण करने की योजना बनाई कि छह जोड़ों के साथ एक एक्सोस्केलेटन बनाने के लिए एल्गोरिदम को कैसे बढ़ाया जा सकता है, जिसे शरीर के पूरे निचले आधे हिस्से पर पहना जा सकता है।
