Dalam eksperimen dengan 11 orang yang bertubuh, algoritma manusia dalam loop itu mengambil masa kira-kira sejam untuk mengoptimumkan exoskeleton, dan selepas itu, mengurangkan jumlah peserta tenaga yang diperlukan untuk berjalan 24 peratus, secara purata, berkata ahli pasukan penyelidikan Rachel Jackson, penyelidik postdoctoral di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal di Carnegie Mellon University (CMU).
"Saiz pengurangan itu cukup mengejutkan," kata Jackson kepada Live Science.
Jackson dan rakan-rakannya, yang diketuai oleh Steven Collins, profesor bersekutu mekanikalat CMU, dan Juanjuan Zhang, bekas CMU dan kini seorang profesor di Universiti Nankai di China, menerbitkan hasil penyelidikan mereka dalam talian hari ini (22 Jun) dalam jurnal Sains.
Beban yang ringan itu pasti menarik, tetapi exoskeleton peribadi juga dapat meningkatkan jarak seseorang yang mampu bertelur dapat berjalan, dan bahkan dapat membantu individu berlari lebih cepat, kata Jackson.
Orang yang mengalami masalah fizikal, seperti mereka yang mengalami strok, kecederaan neurologi atau pemotongan, mungkin menyedari manfaat, kata Jackson. Exoskeleton yang dipersonalisasi boleh membuat berjalan mudah atau lebih mudah daripada sebelum pemutihan atau kecederaan, katanya.
Sebelum ini, pengurangan tenaga purata yang terbesar dicapai oleh pasukan penyelidikan yang lain adalah 14.5 peratus, dengan menggunakan exoskeleton pergelangan kaki yang disesuaikan secara manual yang dipakai pada kedua kaki, dan 22.8 peratus, menggunakan exosuit yang bertindak pada kedua-dua pinggul dan kedua pergelangan kaki menggunakan tetapan pra-program.
Tetapi algoritma human-in-the-loop CMU dilakukan dengan lebih baik, dan ia tidak bergantung pada pra-program.
"Algoritma ini begitu baik dan ia dapat menemui strategi bantuan untuk mengurangkan kos tenaga hanya dengan satu peranti," kata Jackson. "Itu sangat keren."
Cabaran dengan exoskeleton adalah walaupun mereka bertujuan untuk membantu seseorang, mereka boleh menghalang gerakan, kata Jackson. Sebagai permulaan, setiap peranti dilengkapi dengan berat sendiri, mulai dari beberapa auns hingga beberapa pon, dan pengguna harus membawa berat itu. Exoskeleton juga direka untuk memohon kuasa ke bahagian-bahagian tertentu badan, tetapi jika masa tamatnya kuasa, orang itu mungkin perlu menggunakan lebih banyak tenaga untuk bergerak, kata Jackson. Dan itu tidak produktif.
Semasa fasa pengoptimuman kajian baru-baru ini, setiap peserta memakai exoskeleton buku lali serta topeng yang direka untuk mengukur tahap oksigen dan karbon dioksida (CO2). Langkah-langkah ini berkaitan dengan berapa tenaga yang dibelanjakan oleh orang itu. Apabila setiap orang berjalan pada treadmill pada kadar yang mantap, exoskeleton menggunakan satu set corak bantuan yang berbeza untuk buku lali dan kaki.
Corak-corak tersebut adalah kombinasi apabila daya telah digunakan dan jumlah daya. Sebagai contoh, tentera boleh digunakan awal dalam pendirian (apabila tumit pertama memukul tanah), di tengah-tengah pendirian (apabila kaki rata) atau terlambat dalam pendirian (apabila kaki telah digulung ke kaki). Semasa variasi dalam jawatan, jumlah kekuatan yang lebih besar atau lebih kecil boleh digunakan.
Algoritma ini menguji tindak balas peserta kepada 32 corak yang berbeza, yang berubah setiap 2 minit. Kemudian, ia mengukur sama ada corak itu memudahkan atau lebih sukar bagi seseorang untuk berjalan.
Pada akhir sesi, yang berlangsung lebih lama daripada satu jam, algoritma menghasilkan pola bantuan unik yang dioptimumkan untuk setiap individu.
"Dari segi corak umum, terdapat perubahan yang besar, yang menyatakan pentingnya menyesuaikan strategi ini kepada setiap orang, bukannya memohon perkara yang sama kepada semua orang," kata Jackson.
Beliau menambah bahawa peranti mungkin berfungsi dengan baik bukan hanya kerana ia "belajar," tetapi juga kerana kerana ia mengubah corak bantuan, orang yang menggunakannya juga belajar.
"Kami berfikir bahawa ia memaksa orang untuk meneroka cara yang berbeza untuk menyelaraskan cara mereka untuk berinteraksi dengan lebih baik dengan peranti itu," kata Jackson. Ini membantu membimbing orang tentang bagaimana cara terbaik menggunakan peranti ini dan mendapat faedah terbesar daripadanya. "Ia jalan dua hala," katanya.
Ahli-ahli lain pasukan merancang untuk menguji bagaimana algoritma dapat ditingkatkan untuk membuat exoskeleton dengan enam sendi, direka untuk dipakai di seluruh bahagian bawah badan.
