國際最新研發提升外骨骼性能模擬學習框架

中新網北京6月13日電 (記者 孫自法)國際著名學術期刊《自然》最新發表一篇生物醫學工程論文稱，研究人員研發出一種能加速外骨骼控制系統開發的模擬學習框架，這種外骨骼能輔助現實世界場景中的運動。研究顯示，該框架或有助于推動外骨骼和義肢等裝置的廣泛應用。

據論文介紹，外骨骼能顯著提升人類運動，恢復殘障人士的運動能力。不過，當前的控制器在匹配不同個體需求和任務涉及的復雜人體運動時仍面臨挑戰。它們通常需要開展大量的人體測試，依賴手工制作的規則，這限制了它們的廣泛應用。之前的模擬研究并不包含控制器設計，也未考慮人類-機器人交互，這給從模擬到現實世界應用的過渡帶來了挑戰。

為克服這些挑戰，論文通訊作者、美國北卡羅來納州立大學蘇浩和同事及合作者一起，共同開發出一個能從人類-裝置交互中學習的框架，該框架不需要漫長的人體實驗和人力資源。他們開發了能在模擬中生成人體運動、肌肉協調和外骨骼控制的3個互聯神經網絡控制器，隨后用他們的模型開展了數百萬次模擬試驗，該模型能從人體移動數據中學習。

為測試本次研發控制器在現實世界場景中的成功率，論文作者對一名佩戴髖關節外骨骼的使用者進行了實驗，并在使用者進行跑步、走路和爬樓梯這類運動任務時進行監測，最后得到的數據(測量力矩)會顯示使用者不同運動形式下的形狀變化以及輔助程度。研究發現，該控制器讓使用者的代謝率在行走時降低24.3%，跑步時降低13.1%，爬樓梯時降低15.4%，表明整體上控制器能在不同活動中成功協助使用者。

《自然》同期發表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，今后仍需開展進一步研究拓寬這些控制器的應用范圍，從而讓輔助外骨骼應用于更多的個體和任務。(完)

（原題：國際最新研發提升外骨骼性能模擬學習框架 或助義肢等廣泛應用）