Система использует интеллектуальные датчики для прогнозирования движений, отслеживая электрическую активность мышц.
Команда из Пекинского института машин и оборудования — китайской версии Лаборатории реактивного движения NASA — работает над костюмом-экзоскелетом для астронавтов, который оснащен интеллектуальными датчиками, помогающими увеличить силу и подвижность. Ученые отмечают, что интеллектуальные датчики могут предсказывать движения, отслеживая электрические сигналы в мышцах человека. Точность этих прогнозов составила более 90%, что выше, чем у аналогичного экзоскелета для астронавтов, разработанного NASA десять лет назад.
Под руководством старшего инженера Ху Юаньюаня команда сообщила о своем прогрессе в создании экзоскелета в китайском рецензируемом журнале Manned Spaceflight в июне. В статье они заявили, что интеллектуальные датчики позволят системе экзоскелета реагировать на намерения пользователя «в течение 0,1 секунды — достаточно хорошо, чтобы удовлетворить практические потребности космонавтов, оказывая силовую помощь точно по требованию».
Традиционные скафандры имеют высокое сопротивление суставов, что ограничивает движения.
По словам команды, экзоскелеты могут улучшить ситуацию, но используемые ими датчики обычно не работают в условиях низкой гравитации. По словам Ху, роботизированный экзоскелет NASA X1 использует энкодер суставов в качестве датчика намерения движения, который «имеет очевидные задержки отклика, которые наносят ущерб пользовательскому опыту».
Время оказания помощи при использовании экзоскелета важно с точки зрения его полезности, потому что задержка может иметь противоположный эффект и увеличить нагрузку на суставы.
Но сделать это правильно непросто — например, голеностопный сустав концентрирует мощность только в середине цикла за один шаг, и экзоскелет должен срабатывать именно в этот момент, чтобы оказать помощь.
Для этого Ху и его команда разработали систему для мониторинга сигналов электромиограммы или электрической активности мышц во время движения. Эти сигналы возникают перед движением в суставе и могут указывать на намерение движения.
Система использует алгоритм для измерения сигналов и точного прогнозирования начальной точки намерения движения. Он имеет гибкие датчики — массив электродов 4x4 — которые прилегают к телу более плотно, чем плоские электроды.
В ходе испытаний при низкой гравитации система достигла беспрецедентной точности в 94,2% при оценке намерения движения и фактического движения, что позволяет предположить, что, по словам команды, она может обеспечивать обратную связь почти в реальном времени.
Результаты показывают, что этот метод может поддерживать совместное управление человеком и машинойсказал Ху в статье.
В более ранней статье, опубликованной в апреле, команда заявила, что экзоскелет повысил эффективность двигательной функции во время тестирования, а также может работать дольше после того, как алгоритм системы был доработан.
Комфорт при ношении и интеграция [сенсорной] системы с экзоскелетом останутся целью нашего исследованиясказал Ху в июньской статье.
Три китайских астронавта в настоящее время находятся в шестимесячной миссии на новой космической станции страны Тяньгун, чтобы завершить сборочные работы. Это часть космической программы, которая включает в себя планы по работе астронавтов на лунной базе, сбору лунных образцов и обслуживанию космического телескопа — задачи, которые могут быть решены с помощью экзоскелетов.
