個別適応型の着用型ロボットを開発(A wearable robot that learns)

ad

2025-08-19 ハーバード大学

ハーバード大学SEASの研究チームは、ストロークやALSなどで上肢に障害を持つ人のために、利用者ごとの動きを学習して支援を最適化する「柔らかいウェアラブルロボット」を開発した。装置には機械学習と物理モデルを統合した制御アルゴリズムが搭載され、ユーザーの動作にリアルタイムで適応し、食事や飲み物を口に運ぶといった日常動作を補助できる。従来の標準化された機器では対応しきれなかった個々のニーズに応じたサポートが可能となり、患者の自立支援やリハビリ効果にもつながると期待される。初期の試験では、ストロークやALS患者が装置を用いて自ら動作を実行できることが確認された。本研究は、個別最適化と学習能力を備えた補助技術の新たな方向性を示すものであり、臨床応用や家庭での利用拡大に向けた重要な一歩となる。

個別適応型の着用型ロボットを開発(A wearable robot that learns)Prabhat Pathak and James Arnold demonstrate the wearable robotic device in the lab.

<関連情報>

個人向けMLベースのウェアラブルロボット制御が障害のある腕の機能を改善する Personalized ML-based wearable robot control improves impaired arm function

James Arnold,Prabhat Pathak,Yichu Jin,David Pont-Esteban,Connor M. McCann,Carolin Lehmacher,John P. Bonadonna,Tanguy Lewko,Katherine M. Burke,Sarah Cavanagh,Lynn Blaney,Kelly Rishe,Tazzy Cole,Sabrina Paganoni,David Lin & Conor J. Walsh
Nature Communications  Published:02 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62538-8

Abstract

Portable wearable robots offer promise for assisting people with upper limb disabilities. However, movement variability between individuals and trade-offs between supportiveness and transparency complicate robot control during real-world tasks. We address these challenges by first developing a personalized ML intention detection model to decode user’s motion intention from IMU and compression sensors. Second, we leverage a physics-based hysteresis model to enhance control transparency and adapt it for practical use in real-world tasks. Third, we combine and integrate these two models into a real-time controller to modulate the assistance level based on the user’s intention and kinematic state. Fourth, we evaluate the effectiveness of our control strategy in improving arm function in a multi-day evaluation. For 5 individuals post-stroke and 4 living with ALS wearing a soft shoulder robot, we demonstrate that the controller identifies shoulder movement with 94.2% accuracy from minimal change in the shoulder angles (elevation: 3.4°, depression: 1.7°) and reduces arm-lowering force by 31.9% compared to a baseline controller. Furthermore, the robot improves movement quality by increasing their shoulder elevation/depression (17.5°), elbow (10.6°) and wrist flexion/extension (7.6°) ROMs; reducing trunk compensation (up to 25.4%); and improving hand-path efficiency (up to 53.8%).

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました