Door elektronica en computertechnologie toe te voegen aan een eenvoudige stok die al sinds de oudheid bestaat, een team van onderzoekers van Columbia Engineering heeft het omgevormd tot een 21e-eeuws robotapparaat dat lichte hulp kan bieden bij het lopen van ouderen en anderen met beperkte mobiliteit.

Een team onder leiding van Sunil Agrawal, hoogleraar werktuigbouwkunde en revalidatie en regeneratieve geneeskunde aan Columbia Engineering, heeft aangetoond, Voor de eerste keer, het voordeel van het gebruik van een autonome robot die naast een persoon "loopt" om ondersteuning te bieden bij lichte aanraking, net zoals men de arm of mouw van een metgezel lichtjes zou aanraken om tijdens het lopen het evenwicht te bewaren. Hun studie is vandaag gepubliceerd in de IEEE Robotica en automatiseringsbrieven .

"Vaak, ouderen hebben baat bij het licht vasthouden van de hand voor ondersteuning, " legde Agrawal uit, die ook lid is van het Data Science Institute van Columbia University. "We hebben een robotstok ontwikkeld die is bevestigd aan een mobiele robot die automatisch een wandelende persoon volgt en naast hem beweegt", vervolgde hij. "De proefpersonen lopen op een mat die is uitgerust met sensoren, terwijl de mat staplengte en loopritme registreert, in wezen de ruimte- en tijdparameters van wandelen, zodat we het lopen van een persoon en de effecten van lichte aanraking daarop kunnen analyseren."

De lichtgevoelige robotstok, genaamd CANINE, fungeert als een wandelstok-achtige mobiele assistent. Het apparaat verbetert de proprioceptie van het individu, of zelfbewustzijn in de ruimte, tijdens het lopen, wat op zijn beurt de stabiliteit en balans verbetert.

"Dit is een nieuwe benadering om hulp en feedback te bieden aan individuen terwijl ze door hun omgeving navigeren, " zei Joël Stein, Simon Baruch, hoogleraar Fysische geneeskunde en revalidatie en voorzitter van de afdeling revalidatie en regeneratieve geneeskunde aan het Columbia University Irving Medical Center, die samen met Agrawal de studie schreef. "Deze strategie heeft potentiële toepassingen voor verschillende omstandigheden, vooral mensen met loopstoornissen."

Om dit nieuwe apparaat te testen, het team voorzag 12 gezonde jonge mensen van een virtual reality-bril die een visuele omgeving creëerde die rond de gebruiker schudt - zowel van links naar rechts als van voren naar achteren - om hun looppatroon uit balans te brengen. De proefpersonen liepen elk 10 ronden op de geïnstrumenteerde mat, zowel met als zonder de robotstok, in omstandigheden die het lopen met deze visuele verstoringen testten. In alle virtuele omgevingen, met de lichte aanraking van de robotstok zorgde ervoor dat alle proefpersonen hun pas vernauwden. De smallere stappen, die een afname van de steunbasis en een kleinere oscillatie van het massamiddelpunt vertegenwoordigen, wijzen op een toename van de loopstabiliteit door het lichte aanrakingscontact.

"De volgende fase in ons onderzoek zal zijn om dit apparaat te testen op oudere personen en mensen met evenwichts- en loopstoornissen om te bestuderen hoe de robotstok hun gang kan verbeteren, " zei Agrawal, die het Robotics and Rehabilitation (ROAR) Laboratory leidt. "In aanvulling, we gaan nieuwe experimenten doen met gezonde individuen, waar we hun hoofd-halsbeweging naast hun visie zullen verstoren om vestibulaire tekorten bij mensen te simuleren."

Terwijl mobiliteitsbeperkingen 4% van de mensen van 18 tot 49 jaar treffen, dit aantal loopt op tot 35% van de 75- tot 80-jarigen, afnemende zelfredzaamheid, onafhankelijkheid, en kwaliteit van leven. Tegen 2050, naar schatting zullen er voor elke oude persoon slechts vijf jongeren zijn, in vergelijking met zeven of acht vandaag.

"We zullen andere manieren nodig hebben om een ​​vergrijzende bevolking te ondersteunen, " merkte Agrawal op. "Dit is een technologie die het potentieel heeft om de leemte in de zorg redelijk goedkoop op te vullen."

De studie is getiteld, "Effecten van een persoon die licht aanraakt tijdens wandelen over de grond met visuele verstoringen in een virtual reality-omgeving."