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这个机器人实验室是先锋吗 中风康复的未来?

可穿戴外骨骼研究超越了实验室,帮助现实世界的用户重获新生.
佩戴可穿戴行走装置的女性在跑步机上行走时得到支撑.

中风幸存者帕蒂·乔伊特在澳门线上赌场的仿生学项目中佩戴了一个下肢外骨骼, 系统与控制(BSC)实验室. 她说:“每次离开这里,我脸上都挂着微笑。.

2014年,帕蒂·乔伊特(Patty Jowett)中风,导致她的左侧身体短暂瘫痪. “我的肩膀, 手臂和手指还很虚弱, 但我做得更好了,这位67岁的雪城本地人承认道. “通过物理和职业治疗,我找回了自己的生活.”

所以当乔伊特听说雪城大学的教授维克多·杜恩纳斯 工程与计算机科学学院在为他的研究寻找实验对象 仿生学,系统和控制(BSC)实验室她欣然接受了这个机会. 天后, 乔伊特发现自己在校园里被电缆和铅线覆盖着, 踩着一辆固定的平躺式摩托车.

表面上看, 这个装置和杜埃纳斯的其他装置没有什么不同寻常的, 包括压缩行走靴和可穿戴的下肢外骨骼, 每个都连接到病人监控系统. 但这是专有算法, 运行设备的代码和编程,而不是设备本身, 这些都是值得注意的.

“每次离开维克多的实验室,我脸上都挂着灿烂的笑容,乔威特说, 职业康复咨询师. “作为一名中风幸存者和倡导者,我觉得他即将成就大事.”

为编程带来新的力量

Victor Duenas教授在实验室的肖像.

维克多·杜恩纳斯教授自称是“实验主义者”,负责监督BSC实验室.

杜埃纳斯经常开玩笑说,BSC实验室是一个“五年、一夜成名的故事”."在林克大厅的地下室, 它源于他在佛罗里达大学的博士工作,并于2018年抵达锡拉丘兹时正式生效. 从那时起, 该实验室见证了广泛的机器人工具和设备,同时为编程带来了新的力量.

“我专注于设计, 人机交互控制系统的分析与实验实现,杜恩纳斯说, 墨西哥出生的机械工程师. 他对控制理论的精通, 它探讨了电气和机械系统如何协同工作以达到预期的结果, 这在很大程度上解释了他作为实验家的成功.

杜埃纳斯的第一个博士学位.D. 学生, 张陈浩G ' 22, 帮助设计和制造实验室的固定循环装置和外骨骼. 他还协助研究项目 锡拉丘兹退伍军人医疗中心 以及南卡罗来纳医科大学.

Chang工作的一个中心主题是功能性电刺激(FES)。, 它能给衰弱或瘫痪的肌肉施加微小的电荷. 他解释说,FES在治疗中风的副作用——足下垂方面特别有效. “一个很大的挑战是处理运动的不可预测性和肌肉疲劳, 哪些因素会影响您开发和实施控制系统的方式,Chang说。, 他是芯片制造巨头阿斯麦的高级控制工程师. “还, Duenas教授总是听取我的反馈,并信任我做出必要的调整.”

衔接理论与实践

两个研究生一起在实验室工作.

23岁的乔纳森·卡萨斯(右)利用他在大学的训练在德国获得了一个研究职位.

23届毕业生乔纳森·卡萨斯(Jonathan Casas)在实验室的发展中也占有重要地位, 几乎只研究外骨骼. 他将其称为具有步态功能的“仿生机器人”. “它促进了自我照顾和自尊,这位德国德累斯顿工业大学(Technical University of Dresden)新任命的研究助理说. “在我们所有的康复设备中, 这可能具有最深远的社会影响.”

卡萨斯回忆起杜恩纳斯如何鼓励他“关闭理论与实践之间的循环”,利用数学建模和计算机模拟来了解外骨骼的功能. “我们最终想出了一个软件,可以让我们设计几乎任何我们想要的控制器,卡萨斯说。, 澳门线上赌场机器人所谓的大脑. “我学到了技术技能和策略,这将使我在未来几年受益.”

其他研究人员也赞同这些观点, 指出杜埃纳斯倾向于让研究生指导本科生, 谁, 反过来, 协助偶尔的高中实习生.

24岁的杰德·卡特(Jade Carter)就是这样一个本科生, 他研究一种叫做动力踝足矫形器(PAFOs)的机器人设备. 专业大四 生物医学工程, 她说,这种类似靴子的设备对中风患者来说是无价的,因为它们的控制系统可以读取外部环境并与之互动. 因此,pafo可以改善步行能力,步态速度和平衡.

“我一直对生物力学很感兴趣. 不过,我现在对康复工程和步态训练有着双重的热情,”卡特说.

24岁的尼古拉斯·鲁比诺(Nicholas Rubino)也研究pafo,他是一个学生团队的成员,该团队正在开发运行此类实验所需的计算机体系结构. “康复机器人有很多问题要解决,”有抱负的博士指出.D. 学生. “Dr. Duenas提醒我,每个问题都需要在一个完整、健壮的系统中解决.”

展现出最好的一面

一名学生拍摄了一只压缩的靴子在跑步机上行走.

平衡计分卡实验室帮助学生完成理论与实践之间的循环.

作为一名本科生,埃莉诺·劳勒22岁,24岁 越野田径 冠军. 今天, 她正在争分夺秒地设计pafo,以确保“中风患者的健全性和舒适性”.”“我对健康身体运动的研究不仅使我成为一名更好的跑步者. 这也让我同情那些长期受损的病人,硕士生说 机械与航空航天工程.

劳勒与Evan Tulsky等学生合作, 是谁的数学智慧为他赢得了一篇备受瞩目的会议论文. “每个人都逼我逼得很紧,但这就是我们取得成果的方式,”主修管理学的大四学生塔尔斯基说 机械工程.

杜埃纳斯强调了课堂上尊严和尊重的重要性. 还有实验室. 他笑着说:“我们创造的设备既安全又有力量。. “我希望我的学生——像帕蒂·乔威特这样的人——能把最好的一面展现出来.”

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作者 Rob Enslin
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