独特的实验室为残疾人创建无障碍和移动解决方案金宝搏官方网站

团队开发辅助技术,从机器人轮椅攀爬限制到脑机接口


罗里·库珀博士当时只有20岁,在去看望他未来妻子的路上,一辆公共汽车把他骑的自行车逼出了德国的一条公路。美国陆军中士库伯博士在事故中脊髓严重受伤,腰部以下瘫痪。他说,事故发生时,他可以选择的轮椅是大批量生产的80磅重的金属庞然大物。这些一刀切的椅子并不适合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。

从理念到创新

在完成了来自加州大学圣芭芭拉分校的生物工程专业的电子学和计算机工程学博士学位之后,Cooper博士前往东开了他还在领导的匹兹堡大学实验室。人类工程研究实验室(假蝇)。

在今年庆祝成立25周年之际,HERL是一家一站式商店,从创意到制造,提供无障碍性和移动性项目。根据实验室广泛的项目列表、专利和成功的初创企业发布,很容易看出这样的环境如何能够轻松地促进创新。拥有30000平方英尺的dedic该实验室拥有数十名全职员工以及本科生、研究生和研究生研究员。

多样性的好处

库珀博士说,多样性和广泛的学术专长是他创立HERL的初衷。

“我最初的目标是让康复的所有领域都参与到实验室中,”库珀博士说,“从机械和电气工程师到临床医生和医学博士。”

Cooper博士和HERL博士后研究员Duvall博士都将实验室的创造力不仅归因于其所代表的领域的多样性,还归因于性别、种族、文化的多样性以及其工作人员的缺陷程度。包括Duvall博士和Cooper博士在内的大部分研究人员都有残疾。Coop博士er说,这些观点是非常宝贵的,当涉及到确保一个在纸上工作的想法一旦进入制造阶段仍然是有意义的。

在开放实验室后不久,库珀博士发现即使这样也不够。据赫尔博士后研究员豪尔赫·路易斯·坎迪奥蒂博士称,该实验室目前拥有近15个学科,其中一些学科侧重于商业方面。坎迪奥蒂说,这种混合学科方法有助于他们在设计时超越自己的视角,然后为最终用户创造更有价值的产品。下载188bet金宝搏

职业治疗师和临床康复专家Annmarie Kelleher(左)、Dr. Jonathan Duvall和Dr. Jorge Candiotti(右)在HERL讨论MeBot主席。
图片来源:假蝇

Candiotti说,这种方法也帮助他们实现了HERL和Cooper博士的一个关键目标:将这些产品推向市场。下载188bet金宝搏库珀博士说,如果没有这一点,他们实验室里的创新成果就不可能惠及当地和国际社会真正需要它们的人。

社区驱动的项目

库珀博士说,当他们在实验室里寻找新想法时,首先要去的是这些社区。从那里开始,库珀博士说,他们进行一个简单的计算,以确定哪些项目需要进行,哪些项目需要放弃。

“影响有多大?”库珀博士说,“这个想法能影响多少人?”

杜瓦尔博士说,在任何给定的时间内,至少有50个项目正在进行中。这些项目差别很大,从改进轮椅设计,如压缩空气驱动的Pneuchair或适应地形的MEBot,到为看护者设计辅助技术,如帮助看护者将心爱的人抬出怀抱的StrongArm项目该实验室还利用虚拟现实技术和脑-机接口技术来评估和设计人体对所创造的辅助技术作出更直观反应的方法。

“影响会有多大?”这个想法能影响多少人?”

Rory Cooper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制造的项目外,还对不易量化的问题进行了研究,如杜瓦尔博士关于人行道粗糙度及其与可达性的关系的研究。在HERL,杜瓦尔博士通过模拟环境评估不同的粗糙度等级在测试轮椅上安装环境和捆绑加速计,以观察不同程度的不平度对骑行体验的影响。Duvall博士说,对于这个项目和许多其他HERL项目,他求助于MATLAB®和仿真软金宝app件®处理数据,帮助他模拟不同城市中最容易到达的人行道。

这个项目曾经是HERL的创意,现在已经转化为公司帕奇武PathVu是实验室自成立以来帮助创办的11家初创公司之一。

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说,他们看到了一种趋势,即自动辅助车辆以及更多的用户定制。

“我们的目标是帮助用户获得更多的移动性和功能,”库珀博士说,“这样他们就有机会扩展自己的环境。”

HERL的MEBot轮椅可以适应不同的地形。
图片来源:假蝇

研究人员提出的实现这种定制的一种方法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。通过使用基于模型的设计与Simulink,改进的一个轮椅的设计可以很容易地适应新的设计金宝app。

“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。”

Rory Cooper博士,人类工程研究实验室

他们已经在使用的另一种方法是研究为用户创建脑机接口的好处。这些技术通过在上肢运动受损的个体的运动皮层(大脑中负责发出运动信号的部分)植入带有传感器阵列的小型集成电路来工作。通过思考移动四肢,用户会发出神经信号,植入芯片能够对这些信号进行解读,并将其传递给附近的机器或辅助技术,从而产生动作。在试验中,用户学会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让这些用户也能操作自己的轮椅。

当库珀博士回想起自25年前开办HERL以来发生了多大的变化时,他说,最大的影响是技术和软件的进步,以及人们对残疾人的态度的改变。

库珀博士说:“现在有更多的意识。”“人们也更愿意认识到这些人的能力,并为他们提供机会。结合技术进步,我们创造了新的、有希望带来好处的技术。”