Egzoszkielety: nowa metoda uczenia

Egzoszkielety budowane w firmach i laboratoriach być może nie wyglądają jeszcze tak jak superpancerz Iron Mana, ale i tak mają użytkownikom już bardzo dużo do zaoferowania. Technologia jest rozwijana zarówno dla wojska, jak i w celach rehabilitacyjnych. Istotnym zagadnieniem w ich projektowaniu jest kalibracja – egzoszkielet musi „nauczyć się” jak prawidłowo odczytywać intencje ludzi i wspomagać ich ruchy. Mówiąc obrazowo: jeżeli człowiek się schyla i rozkłada, urządzenie powinno się „domyślić”, że sięga po ciężki przedmiot i odpowiednio dostroić siłowniki. Taki trening jest jednak długotrwały i kosztowny. Dlatego grupa z Georgia Institute of Technology proponuje inną strategię.

Zamiast testować egzoszkielety na użytkownikach, użyto symulowanych danych biomechanicznych, generowanych m.in. na podstawie już istniejące w wolnym dostępie repozytoria. Takie symulacje autorzy nazywają domenami, a cała metoda uczenia jest przez nich określona jako głęboka adaptacja domenowa. W ten sposób wytrenowano modele, które wdrożono w egzoszkieletach biodra lub kolana u 8 badanych.

Eksperymenty wykazały, że wytrenowane z użyciem adaptacji domenowej urządzenia potrafiły wyliczyć siły działające w stawach podczas ruchu. Metoda nie była tak dobra, jak standardowe metody trenowania (błędy wynosiły nawet 40 proc.), ale wykazano też, że metoda mieszana (adaptacja domenowa + ograniczona liczba standardowych danych treningowych) była już niemal równie dobra (błędy poniżej 20 proc.). W badaniu egzoszkieletów często mówi się o koszcie metabolicznym, czyli o tym, ile wysiłku kosztuje ludzkie ciało jakieś działanie. Zadaniem egzoszkieletu jest ten koszt obniżyć. Te trenowane poprzez adaptację pozwoliły zmniejszyć go nawet o 15 proc.

Głęboka adaptacja domenowa nie jest więc idealna, ale o wiele prostsza i tańsza. Dodatkowo wytrenowane tak egzoszkielety działają bardziej stabilnie, bez zakłóceń, bardzo szybko dostosowując się do każdej sytuacji. Można też łączyć nową metodę z metodami standardowymi, co jest korzystne dla rozwoju egoszkieletów.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.