Những chiếc chân robot vững chắc và hiệu quả
Các trường ĐH của Delft và Twente tại Netherlands đã đề xuất một phương pháp tiếp cận đầy sáng tạo cho việc thiết kế bộ khung robot cũng như hệ thống điều khiển của nó. Bộ Khung robot được thiết kế đủ vững chắc để chịu trọng lượng của người lớn cỡ 100kg và đủ mạnh để hồi phục cân bằng từ những tác nhân bên ngoài như cử động của thân trên người sử dụng trong lúc đi hoặc chịu 1 cú đẩy nhẹ từ phía sau hoặc bên cạnh. So với những bộ khung khác được phát triển tính đến thời điểm hiện nay thì nó tương đối nhẹ, trọng lượng dưới 30kg kèm pin. Bởi vì phiên bản cuối cùng của hệ thống lấy mục tiêu là tự cấp nguồn nên nó cũng được thiết kế để giảm thiểu năng lượng tiêu tốn.
Nhóm nghiên cứu Mindwalker đã đạt mức sử dụng năng lượng hiệu quả bằng 2 phương pháp. Thứ nhất là sử dụng lò xo lắp trong khớp, loại lò xo này có khả năng hấp thụ và phục hồi một chút năng lượng thay vì để nó tiêu tán khi đi lại (Ảnh dưới) . Thứ 2 là phát triển một chiến lược hiệu quả cho việc điều khiển bộ Khung Xương.
Phần lớn các khung xương được thiết kế để tự cân bằng khi đứng yên (hoặc hầu như không cử động) và cử động từng bước nhỏ trong phạm vi cân bằng mặt đất của chúng. Phương pháp tiếp cận này được biết đến với tên gọi “ Zero moment point” hoặc ZMP , tạm dịch là “ Điểm không (có) momen”. Mặc dù phương pháp này thường được sử dụng để điều khiên robot giống người ( humanoid robots), nhưng khi áp dụng cho bộ khung xương robot thì nó lại làm cho những bộ khung này nặng nề và chậm chạp hơn. Thêm vào đó nó cũng đòi hỏi người sử dụng phải luôn được hỗ trợ bởi khung đỡ , gậy hoặc các thiết bị hỗ trợ khác khi di chuyển.
Do đó, một chiến lược điều khiển cao cấp hơn và tự nhiên hơn có thể mô phỏng cách thức con người đi lại, với tổn thất của cân bằng (loss of balance) được điều chỉnh theo hướng đi là phương án thay thế được đưa ra.
“Phương pháp tiếp cận này được gọi là “ Limit-cycle walking” ( Bước đi với chu trình giới hạn) và đã được bổ sung sử dụng mô hình dự đoán điều khiển để dự đoán trước các tương tác của người dùng và bộ xương, qua đó điều khiển bộ khung xương trong quá trình đi lại. Đây chính là phương pháp tiếp cận được nghiên cứu trong Mindwalker”, Ông llzkovitz cho biết.
Để huấn luyện người sử dụng điều khiển bộ khung xương, các nhà nghiên cứu từ Ban Ứng Dụng Không Gian đã phát triển một nền tảng luyện tập thực tế ảo. Nền tảng này cung cấp một môi trường nhập vai mà trong đó người sử dụng mới có thể làm quen sử dụng hệ thống một cách an toàn trước khi thử với các thiết bị ở phòng bệnh và thậm chí dùng trong đời sống hàng ngày ( như nhóm phát triển hy vọng).
Vào cuối năm nay, những thử nghiệm với người dùng không bị khuyết tật sẽ được hoàn tất. Hệ thống sẽ được chuyển đến Học Viện Santa Lucia để kiểm nghiệm và ước lượng tính thực tiễn trong y khoa cho đến tháng 5 năm 2013 với 10 người tình nguyện đang bị chấn thương tủy sống. Người phối hợp cùng dự án cho biết, những thử nghiệm này sẽ giúp xác định những khiếm khuyết của hệ thống cũng như các khu vực cần nâng cao hoạt động.
Trong khi đó, những cộng sự của dự án vẫn sẽ tiếp tục nghiên cứu trên các thành phần khác nhau cho nhiều ứng dụng tiềm năng. Ví dụ, những yếu tố của hệ thống có thể được điều chỉnh để phù hợp với quá trình hồi phục của bệnh nhân đột quỵ hoặc dễ sử dụng hơn dành cho người lớn tuổi.
Ban Ứng Dụng Không Gian, trong khi đó, cũng sẽ khám phá những ứng dụng của công nghệ Mindwalker cho việc rèn luyện các nhà du hành và giúp họ khôi phục khối lượng cơ bắp sau thời gian dài sống trong môi trường không trọng lực.
Mindwalker là dự án phối hợp của Ban Ứng Dụng không Gian NV và được tài trợ nghiên cứu bởi Chương Trình Hợp Nhất Thứ 7 của Hội Đồng Chung Châu Âu.
<Hết>
Người dịch: Trungmaster5, theo Sciencedaily
Tài liệu công khai của dự án:
Click here
Link đến dự án:
https://www.mindwalker-project.eu/
http://cordis.europa.eu/projects/rcn/93837_en.html
