鞋内传感器和移动机器人可以帮助老年人保持活跃

史蒂文斯和哥伦比亚大学的多学科研究人员合作开发了一种创新的辅助设备，以帮助老年人保持平衡和运动。
 
 　　史蒂文斯理工学院的研究人员正在利用一些最新的机械和机器人技术来帮助我们一些最老的人群保持健康，活跃和独立。 　　电气和计算机工程和机器人与自动化实验室主任的Yi Guo教授，和助理教授机械工程和可穿戴式机器人系统实验室主任达米亚诺Zanotto，在史蒂文斯学院助理教授Arts and Letters和哥伦比亚大学医学中心的Ashwini K. Rao合作研究中将一个辅助移动机器人伴侣与可穿戴式鞋内传感器结合在一起，该系统旨在帮助老年人维持他们赖以生存的平衡和运动。 　　郭说："平衡和运动对于这个人来说可能是重要的问题，如果老年人跌倒并受伤，他们保持健康和运动的可能性就会降低。" 因此，他们的适应水平和表现下降。我们的移动机器人伴侣可以通过保持良好的步行功能来帮助减少摔倒的机会，并为健康的生活方式做出贡献。"这些移动机器人旨在引导步行，并使用鞋内传感器监控用户的步态，指出问题并调整锻炼速度和步伐。该计划是国家科学基金会为期四年的研究项目的一部分。 　　"我们首次将可穿戴式传感技术与自动移动机器人相集成，"扎努托说，他在哥伦比亚大学医学中心与老年人一起工作了三年，然后于2016年来到史蒂文斯。这些不同的专业领域可以利用可穿戴传感技术的优势，例如精确捕获人类运动，并具有移动机器人技术的优势，例如更大的计算能力。 　　该团队正在开发算法，融合智能，通俗易懂的鞋内传感器和先进的车载传感器中的实时数据，以告知机器人的导航协议并控制机器人与老年人互动的方式。这是一种帮助老年人安全地进行步行锻炼并维持其生活质量的有前途的方法。 　　充分发挥实验室的优势 
智能机器人和智能鞋垫的示意图 　　拟开发的集成机器人和可穿戴传感器系统通过让受试者参与并提供反馈来指导步行锻炼。机器人内置传感器和智能鞋垫相结合，可提供自主的在线步态评估。 　　Guo和Zanotto正在与社交和健康心理学专家Lytle合作，以实现社交连接能力，并使人与机器人之间的双向交互对老年人更加直观，引人入胜且有意义。 　　Zanotto说："特别是在COVID期间，对独自生活的老年人与家人和朋友进行社交联系非常重要，并且机器人同伴还将提供电话会议工具，以直观，透明的方式进行互动。" 　　郭说："我们希望使用该机器人实现社交联系，也许将其与Alexa等对话代理集成。" "目标是使它成为一个伴侣机器人，该机器人可以感知，例如，您正在做饭，或者您在客厅里，并且可以帮助您在该处做些事情。" 　　"作为工程师，我们倾向于在实验室中工作，试图优化我们的算法，设备和技术，" Zanotto指出，"但最终，除非影响现实生活，否则我们的工作价值有限。看到如何将我们在实验室中开发的设备和技术应用于真实的人们，这真是令人着迷。" 　　在疫情中保持前进 　　"今年夏天和秋天，学生们首次验证了该系统的实时能力，该能力可以监测和评估步行过程中的动态稳定性余量，换句话说，就是评估跟随机器人的人是否正常步行或跌倒的危险。他们还正在为机器人设计参数，以提供预警和反馈，以帮助人类受试者在行走时纠正姿势和步态问题。" 　　这些警告实际上会在脚下，因为鞋内传感器会像振动的手机一样脉动，以向对象传递即时的方向信息。 　　"我们不是第一个使用这种触觉刺激技术的人，但是这种应用是新的，" Zanotto说。 　　到目前为止，该团队已在顶级的机器人技术出版地点发表了论文，其中包括有关神经系统和康复工程的IEEE Transactions和2020 IEEE国际机器人技术与自动化大会（ICRA）。这是实现协同效应的重要一步，这种协同作用使工程师的技术专长可以集中于对生物识别技术的临床关注以及各地老年人的真实生活。