Phòng thí nghiệm Cơ điện tử sinh học thuộc Đại học Stanford đã nhiều năm phát triển bộ khung xương ngoài, thiết bị robot giúp người dùng đi bộ và chạy nhanh hơn, ít tốn sức hơn. Giờ đây, những nhà nghiên cứu đã đưa bộ khung xương ngoài robot đầu tiên ra thử nghiệm trong thực tế.

Bộ khung xương ngoài robot có tính năng trợ lực đi bộ được cá nhân hóa, cho phép mọi người đi bộ nhanh hơn 9% và sử dụng ít hơn 17% năng lượng trên mỗi quãng đường di chuyển. Theo nhóm nghiên cứu, khả năng tiết kiệm năng lượng và tăng tốc độ mà bộ khung xương ngoài robot mang lại tương đương với việc người đi bộ bỏ khỏi vai một chiếc ba lô nặng 30 pound (14 kg).

Mục tiêu đặt ra của bộ khung xương robot là giúp những người bị khuyết tật vận động, đặc biệt là người lớn tuổi dễ dàng di chuyển mọi nơi và nhóm kỹ sư Standford tin rằng, công nghệ mới có thể sẵn sàng cho thương mại hóa trong vài năm tới.

Sử dụng một động cơ điện hoạt động với cơ bắp chân, khung xương ngoài robot tăng cường lực đẩy xuống ở chân người dùng sau mỗi bước đi. Quá trình trợ lực được cá nhân hóa bằng phương pháp sử dụng mô hình máy học, được đào tạo qua nhiều năm làm việc với trình giả lập và các trang thiết bị thử nghiệm phân tích phòng thí nghiệm lớn, tại chỗ và đắt tiền, có thể nhanh chóng kiểm nghiệm và phân tích phương thức hỗ trợ đi bộ cho mọi người tốt nhất.

Sinh viên và tình nguyện viên được kết nối với trình mô phỏng bộ khung xương ngoài robot trong khi các nhà nghiên cứu thu thập dữ liệu chuyển động và mức độ tiêu hao năng lượng.

Dữ liệu này giúp nhóm nghiên cứu hiểu cách một người đi bộ với bộ xương ngoài có liên quan thế nào đến lượng tiêu hao năng lượng. Nhóm cũng làm rõ thêm chi tiết về lợi ích tương đối của những phương thức trợ lực khác nhau do trình giả lập cung cấp, chuyển tải thông tin này cho mô hình Máy học mà bộ xương ngoài robot sử dụng trong thế giới thực, tương thích với từng người đeo.

Để tương thích với cách đi bộ độc đáo của một cá nhân, bộ xương ngoài sẽ cung cấp một kiểu hỗ trợ hơi khác nhau mỗi khi người dùng đi bộ. Sau đó, bộ xương ngoài robot đo kết quả chuyển động để mô hình Máy học có thể xác định phương thức trợ lực người dùng tốt hơn trong lần đi bộ tiếp theo. Tổng cộng, bộ xương ngoài robot mất khoảng 1 giờ để tùy chỉnh trợ lực cho người dùng mới.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu Stanford hy vọng sẽ thử nghiệm những khả năng của bộ xương ngoài robot đối với các nhóm người khác nhau, nhóm người lớn tuổi và những người bị suy giảm khả năng vận động do khuyết tật.

Nhóm cũng dự kiến lên kế hoạch cho phiên bản cải tiến thiết kế nhằm mục tiêu lâm sàng, hướng tới tăng cường sự cân bằng, giảm đau khớp, đồng thời làm việc với các đối tác thương mại để chuyển hóa thiết bị thành sản phẩm thông dụng trên thị trường.