來(lái)源：生物世界 北卡羅來(lái)納州立大學(xué)蘇浩團(tuán)隊(duì)在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Experiment-free exoskeleton assistance via learning in simulation 的研究論文。 該研究開(kāi)發(fā)了一種利用人工智能（AI）和計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練機(jī)器人外骨骼的新方法，這種便攜式外骨骼中的嵌入式人工智能在計(jì)算機(jī)模擬中學(xué)習(xí)如何幫助人們行走、跑步或攀爬，而不需要進(jìn)行任何實(shí)驗(yàn)。該研究或有助于推動(dòng)外骨骼和義肢等裝置的廣泛應(yīng)用。 論文通訊作者蘇浩副教授表示，外骨骼技術(shù)在改善人類(lèi)運(yùn)動(dòng)能力方面具有巨大的潛力。然而，由于需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的人體測(cè)試和手工制定控制算法，其發(fā)展和廣泛應(yīng)用受到了限制。而這項(xiàng)工作提出并展示了一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，該框架在模擬和現(xiàn)實(shí)之間架起了橋梁，以自主控制可穿戴機(jī)器人，從而改善人類(lèi)的移動(dòng)能力和健康狀況。 在這項(xiàng)最新研究中，蘇浩團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)能從人類(lèi)-裝置交互中學(xué)習(xí)的框架，該框架不需要漫長(zhǎng)的人體實(shí)驗(yàn)和人力資源。他們開(kāi)發(fā)了能在模擬中生成人體運(yùn)動(dòng)、肌肉協(xié)調(diào)和外骨骼控制的三個(gè)互聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)使用該模型開(kāi)展了數(shù)百萬(wàn)次模擬試驗(yàn)，該模型能從人體移動(dòng)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。為測(cè)試他們的控制器在現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景中的成功率，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)一名佩戴髖關(guān)節(jié)外骨骼的使用者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并在使用者進(jìn)行跑步、走路和爬樓梯這類(lèi)運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。最后得到的數(shù)據(jù)（測(cè)量力矩）會(huì)顯示使用者不同運(yùn)動(dòng)形式下的形狀變化以及輔助程度。該研究發(fā)現(xiàn)，他們的控制器讓使用者的代謝率在行走時(shí)降低24.3%，跑步時(shí)降低13.1%，爬樓梯時(shí)降低15.4%，表明整體上控制器能在不同活動(dòng)中成功協(xié)助使用者。 最后，研究團(tuán)隊(duì)表示，還需要開(kāi)展進(jìn)一步研究拓寬這些控制器的應(yīng)用范圍，從而讓輔助外骨骼應(yīng)用于更多的個(gè)體和任務(wù)。