Tyrinėtojai sukūrė judesius aptinkantį grįžtamojo ryšio kostiumą, skirtą padėti žmonėms greičiau ir tiksliau išmokti naujų motorinių įgūdžių, negu vien mėgdžiojant trenerius. Kostiumas gali būti naudingas ne tik besimokantiems golfo, šokių ar įvairių sporto šakų, bet ir judėjimo reabilitacijoje po neurologinių pažeidimų, taip pat gerinant laikyseną.

MIT universiteto tyrinėtojai Jeffas Liebermanas ir Cynthia Breazeal naujame „IEEE Transactions on Robotics“ numeryje paskelbė tyrimo duomenis. Tyrimo metu pagaminta koncepciją demonstruojanti dėvima robotinė sistema, kuri realiu laiku kiekvienai kūno daliai perteikia juntamą grįžtamąjį ryšį.

„Keista, tačiau robotinio kostiumo idėja pirmiausia atėjo per sapną“, pasakojo Lieberman. „Sapne buvo žmonės, negalintys fiziškai judėti, tačiau protiškai normalūs. Tam, kad išreikštų savo vidinius jausmus, jie naudojosi mašinos pagalba. Tai buvo įvairūs žmonės: nuo turinčių raumenų problemų, iki pradedančių vaikščioti kūdikių ir „neįgudusių“ žmonių, nemokančių valdyti teptuko. Prabudus ir kokią valandą mąsčius apie tokią idėją, gimė šio projekto mintis ir tą pačią dieną pradėjau klausimą tirti; iš viso prireikė maždaug šešių mėnesių projekto programinei ir aparatinei įrangai sukurti“.

Eksperimentuodami su rankų judesiais, tyrinėtojai nustatė, kad kostiumas iki 23% paspartino mokymąsi, o klaidų skaičių sumažino iki 27%, taip pat padėjo mokiniams „daug giliau“ išmokti judesius, veikdamas pasąmonėje glūdintį sugebėjimą mokytis motorinių įgūdžių. Pastarasis momentas gali būti labai svarbus neurologinių sužalojimų patyrusiems pacientams, praradusiems sugebėjimą išlaikyti atmintyje naujus ilgalaikius prisiminimus, tačiau vis dar galintiems įgyti naujų motorinių įgūdžių.

Kostiumas veikia optiniu būdu, sekdamas ant judančio mokytojo kūno esančius žymeklius (arba iš anksto įrašytą idealų judesį) bei mokinio judesius per „Vicon“ judesio stebėjimo sistemą, kurios tikslumas yra milimetrai. Užfiksuoti duomenys perduodami programinei įrangai, kuri lygina mokytojo ir mokinio judesius, o tada į kostiumą siunčia atsakomosios reakcijos signalus.

„Didžiausias iššūkis buvo žmogaus judesių stebėjimo sistema, kuri turi veikti itin greitai (maždaug 100 Hz) ir būti itin tiksli (maždaug 1 mm), kad tinkamai išreikštų sudėtingus žmogaus judesius“, paaiškino Liebermanas. „Mūsų naudojama sistema yra labai brangi, taikoma aukštosiose technologijose, ir tam, kad būtų sėkminga realiame pasaulyje ji turi būti daug pigesnė ir labai patvari. Judesių sekimo sistemos dažniausiai yra optinės (reikia specialiai įrengto kambario) arba egzoskeleto tipo (dėvimos ant kūno), todėl atitinkamai yra arba labai brangios, arba labai sunkios. Norėtume vienu metu išspręsti abi šias problemas ir kuriame naujas galimybes, nors tai ir nėra pagrindinis šio tyrimo tikslas“.

Prie odos prigludę mažos pavaros vibruoja proporcingai mokinio kūno dalies nukrypimui nuo reikiamos padėties, sudarydamos vibruojančio „jėgos lauko“ pojūtį apie teisingą judesį. Kostiumas taip pat gali koreguoti sąnarių pasukimo klaidas, paeiliui vibruodamas atskiras pavaras apie kūno dalį pagal arba prieš laikrodžio rodyklę, sukurdamas pojūtį, kad sukamasis signalas skatina kūno dalį pasisukti“.

Kadangi visų žmonių kūno proporcijos skirtingos, sistema pirmiausia 10 minučių kalibruoja naujo naudotojo rankų ilgį ir sąnarių padėtis, ir pritaiko jas prie mokytojo proporcijų. Sekamus mokytojo judesius galima įrašyti, pakartoti ir atkurti įvairiu greičiu.

Kaip aiškina tyrinėtojai, sistema gali išmokyti tikslių mokytojo judesių jam nesant. Dėl to sistema gali gerai tikti mokytojams, kurie turi gerų įgūdžių, tačiau jiems nesiseka mokyti – ji fiziškai orientuoja mokinį, kuris tuo pat metu gali stebėti mokytoją arba iš anksto įrašytą judesį. Tačiau apsivilkus grįžtamosios reakcijos kostiumą, vaizdinio pavyzdžio gali ir neprireikti, tad jį galėtų naudoti ir aklieji.

„Didžiausia pradinė rinka yra sportas, pavyzdžiui, golfas, kur jau dabar kasmet išleidžiami milijonai vaizdo analizės įrangai, tiksliai nurodančiai mokiniams, ką jie turėtų pakeisti“, sakė Liebermanas. „Tačiau jos pateikia patarimą užbaigus judesį, o dešimtmečiai motorinio mokymosi tyrimų teigia, kad mokiniai išmoks daug greičiau, jeigu grįžtamąjį ryšį gaus tuojau pat, nevėluojant. Įsivaizduokite, kaip lengva būtų patobulinti savo plaukimo judesius, jeigu tam nereikėtų iš vandens iškišti galvos; po maždaug 100 judesių, beveik visai tiksliai pamėgdžiotumėte savo mokytoją“.

Jis taip pat paaiškino, kad lygiai tokia pati, jeigu ne įdomesnė, sritis yra sveikatos sektorius. Neurologinių sužalojimų turintys žmonės galėtų pasinaudoti šiuo kostiumu iš naujo kurdami ryšius savo smegenyse, o patiriantys nugaros skausmus galėtų mokyti raumenis taisyklingos laikysenos.

„Remdamiesi šia technologija, kuriame naują sistemą, kuri stebės jūsų laikyseną ir vibruodama duos signalus, kaip taisyklingai sėdėti“, pasakojo Liebermanas. „Dažniausiai žmonės suvokia, kad jų laikysena netaisyklinga tik tada, kai prasideda skausmai, todėl ši sistema duotų greitą grįžtamąjį ryšį ir padėtų visai išvengti skausmų bei iš naujo mokytų tuos, kam nugaros skausmai jau prasidėjo. Kitų metų pradžioje turėtume pradėti šio naujo įrenginio bandymus. Galite įsivaizduoti vieną kostiumą ir 10 žmonių, kurie jį dėvi kas dešimtą savaitę, kad iš naujo pasimokytų laikysenos. Pakartotinis raumenų treniravimas turėtų ilgalaikį poveikį ir labai padėtų kenčiantiems nuo nugaros skausmus“.

Pasak tyrinėtojų, prieš tiriant tokius sudėtingus judesius, kaip, pavyzdžiui, golfo mostą, reikia patobulinti robotinį kostiumą. Tai reiškia: sukurti kostiumą visam kūnui su daugiau kaip 100 pavarų, apibrėžti tikslią vietą rinkoje, ištirti žmogaus sugebėjimą reaguoti į didelį kiekį grįžtamosios informacijos bei surasti pigesnę ir mobilesnę judesių sekimo sistemą.

„Golfo atveju, sudėtinga ne tik tai, kad vienu metu reikia stebėti žymiai daugiau sąnarių, bet ir tai, kad daug sunkiau aiškiai susieti mokytojo ir mokinio judesius“, aiškino Liebermanas. „Mūsų bandymuose, susiejus judesius, mokiniui buvo liepiama tiksliai nukopijuoti mokytojo sąnarių kampus. Golfo atveju, daug svarbiau, kad lazdos galas smūgiuotų į kamuoliuką, o mėgdžiojant aukštesnį žmogų, lazda atsitrenks į žemę, todėl padėtis susieti labai sudėtinga“.

Plačiau: Robot Suit May Help You Achieve a Perfect Golf Swing

Iš anglų kalbos vertė ir redagavo:

„Transer“ – specializuotų techninių ir teisinių vertimų biuras
www.transer.net
info@transer.net  
+370 677 44231

Kopijuojant ar cituojant būtina nurodyti informaciją apie vertimą atlikusį biurą!

Komentarai (0)