独特的实验室为残疾人提供无障碍和移动解决方案万博 尤文图斯
团队开发辅助技术,从机器人轮椅爬升到路缘石脑机接口
罗里·库珀博士年仅20岁,在去看望他未来的妻子的路上,一辆公共汽车把他骑的自行车撞出了德国的一条公路。事故的结果是,身为美国陆军中士的库珀博士脊髓严重受伤,腰部以下瘫痪。他说,事故发生时,可供他选择的轮椅都是批量生产的80磅重的金属庞然大物。这些一刀切的椅子很难适应他或他朋友的生活方式。所以他开始建造更好的东西。
“在这种情况下,需求确实是发明之母,”库珀博士说。
从创意到创新
在完成了加州大学圣巴巴拉分校(University of California at Santa Barbara)生物工程专业的电子与计算机工程博士学位后,库柏博士前往东部,在匹兹堡大学(University of Pittsburgh)开设了他至今仍在领导的实验室:the人类工程研究实验室(假蝇)。
今年是HERL成立25周年,它是一个一站式的商店,将可访问性和移动项目从想法到制造。基于实验室的大量项目、专利和成功的创业启动,很容易看出这样的环境是如何容易地促进创新的。该实验室有3万平方英尺的专用空间,有数十名全职员工,也有本科生、研究生和研究生研究员。
多样性的好处
Cooper博士说,多样性和广泛的学术专长为目标,他从HERL的非常意念了。
“我最初的目标是让所有的康复领域都参与到实验室中来,”Cooper博士说,“从机械和电气工程师到临床医生和医学博士。”
库伯博士和HERL的博士后研究员杜瓦尔博士都认为,实验室的创造力不仅来自其所代表的领域的多样性,也来自其员工的性别、种族、文化和缺陷程度的多样性。包括杜瓦尔博士和库珀博士在内的大部分研究人员都有残疾。库珀博士说,这些观点是非常宝贵的,因为它们可以确保一个想法在纸面上行得通,但一旦它变成了虚构的东西,仍然有意义。
在开放实验室后不久,库珀博士发现,即使这样还不够。据HERL博士后研究员Jorge Luis Candiotti博士说,该实验室现在有近15个学科,包括一些专注于商业方面的学科。Candiotti说,这种混合的学科方法帮助他们在设计时超越自己的视角,为最终用户创造更有价值的产品。s manbetx 845
Candiotti说,这种方法还有助于他们实现HERL和Cooper博士的主要目标之一:将这些产品推向市场。s manbetx 845库伯博士说,如果没有这些,他们实验室的创新将永远无法到达当地和国际社会真正需要它们的人那里。
社区主导型项目
库珀博士说,当他们在实验室里寻找新想法时,他们首先会去这些社区。库珀博士说,从那里,他们进行了简单的计算,以决定哪些项目应该继续进行,哪些项目应该放弃。
“影响会有多大?”库珀博士说。“这个想法能影响多少人?”
杜瓦尔博士说,任何时候都至少有50个项目在进行中。这些项目差异很大,从改进轮椅设计,如压缩空气动力的气垫椅或地形适应性的MEBot,到为照顾者设计辅助技术,如帮助照顾者将所爱的人从轮椅上拉起来的“铁臂”项目。该实验室还使用虚拟现实和脑-机接口技术来评估和设计方法,使人体更直观地响应正在创建的辅助技术。
“影响会有多大?”这个想法能影响多少人?”
罗里·库珀博士,人类工程研究实验室
除了研究人员可以利用设备齐全的内部机器车间进行制造的项目外,他们还在研究一些不易量化的问题,比如杜瓦尔博士对人行道粗糙度及其与可达性的关系的研究。在HERL, Duvall博士通过模拟环境和在测试轮椅上绑上加速计来评估不同的粗糙度等级,看看不同的不均匀度对骑行体验的影响有多大。Duvall博士说,为了这个和许多其他的HERL项目,他求助于MATLAB®和仿真软万博1manbetx件®来处理数据并帮助他模拟不同城市中最容易到达的人行道。
一旦HERL的心血结晶,这个项目现在已经转变为公司PathVu其中,杜瓦尔博士是联合创始人。PathVu是该实验室自成立以来帮助创办的11家初创企业之一。
新视野和新视角
展望辅助技术的未来,杜瓦尔博士和坎迪奥蒂博士表示,他们看到了自动辅助车辆的发展趋势,也看到了为用户进行更多定制的趋势。
“我们的目标是帮助用户获得更多的机动性和功能,”Cooper博士说,“这样他们就有机会扩展自己的环境。”
研究人员提出的实现这种定制的方法之一是设计一个标准的轮椅模型,然后可以根据个人用户的需求进行定制。通过使用Simulink进行基于模型的设计,可以很容易地改进轮椅的设计以适应新的设计。万博1manbetx
“我们的目标是帮助用户获得更多的移动性和功能,这样他们就有机会扩展自己的环境。”
罗里·库珀博士,人类工程研究实验室
他们正在使用的另一种方法是研究为用户创建脑机接口的好处。这些技术的工作原理是,将装有传感器阵列的小型集成电路植入上肢运动受损个体的运动皮质——大脑中负责发出运动信号的部分。通过考虑移动肢体,使用者可以触发植入芯片的神经信号,然后这些信号能够被解读并传递到附近的机器或辅助技术上,从而创造出动作。在试验中,用户学习移动电脑光标和在虚拟环境中导航,杜瓦尔博士和坎迪奥蒂博士说,这项技术最终可能会被用来让这些用户也能操作自己的轮椅。
库伯博士说,当他回想起25年前开办HERL以来发生了多大的变化时,最大的影响是技术和软件的进步,以及人们对残疾人态度的改变。
库珀博士说:“现在人们的意识比以前更强了。”人们更愿意承认这些人的能力,并为他们提供机会。再加上科技的进步,我们创造出了新的、有希望带来好处的技术。”