机器人手杖显示可以提高行走的稳定性

通过将电子学和计算技术添加到自古以来就已经存在的简单手杖中，哥伦比亚工程公司的一组研究人员将其转变为21世纪的机器人设备，可以为老年人和其他有障碍的人提供轻触式辅助移动性。

由哥伦比亚工程公司机械工程和康复与再生医学教授Sunil Agrawal领导的团队首次证明了使用自动机器人“沿着人”行走以提供轻触支撑的好处，就像人们轻轻触摸同伴的手臂或袖子以保持行走平衡一样。他们的研究今天发表在IEEE机器人和自动化快报上。

“通常情况下，老年人可以从轻手握手中获益，”同时也是哥伦比亚大学数据科学研究所成员的阿格拉瓦尔解释道。“我们开发了一种机器人手杖，它连接到一个移动机器人上，可以自动跟踪行走的人并且一起移动”他继续道。“受试者在铺有传感器的垫子上行走，而垫子记录步长和步行节奏，基本上是行走的空间和时间参数，这样我们就可以分析一个人的步态和轻触的效果。”

这款名为CANINE的轻触式机器人手杖可作为手杖般的手机助手。该装置在行走期间改善了个体的本体感受或空间自我意识，从而提高了稳定性和平衡性。

通过将电子学和计算技术添加到自古以来一直存在的简单手杖中，哥伦比亚工程研究人员将其转变为21世纪的机器人设备，可以为老年人和行动不便的其他人提供轻触式辅助。自动机器人与人一起“行走”以提供轻触式支撑，就像人们轻轻触摸同伴的手臂或袖子以保持行走时的平衡一样。图片来源：Jane Nisselson /哥伦比亚工程公司

“这是一种为个人提供帮助和反馈的新方法，因为他们可以在环境中进行导航，”物理医学与康复教授Simon Baruch和哥伦比亚大学欧文医学中心康复与再生医学系主任Joel Stein说。与Agrawal共同撰写了这项研究。“这种策略可能适用于各种疾病，特别是有步态障碍的人。”

为了测试这款新设备，该团队为12名健康的年轻人配备了虚拟现实眼镜，创造了一个视觉环境，让用户左右摇摆，向前和向后摇晃，以平衡他们的步态。在测试行走这些视觉扰动的条件下，每个受试者在带有和没有机器人手杖的仪表垫上行走10圈。在所有虚拟环境中，拥有机器人手杖的轻触支撑使得所有受试者缩小其步幅。较窄的步幅表示支撑基部的减小和质心的较小振荡，表明由于轻触接触导致的步态稳定性增加。

“我们研究的下一阶段将是对老年人以及那些有平衡和步态不足的人进行测试，以研究机器人手杖如何改善他们的步态，”机器人与康复(ROAR)实验室负责人Agrawal说。“此外，我们将与健康的个体进行新的实验，除了他们的视力外，我们还会扰乱他们的头颈运动以模拟人的前庭缺陷。”

虽然行动障碍影响4%的18至49岁人群，但这一数字在75至80岁年龄段上升至35%，自给自足，独立和生活质量下降。到2050年，估计每个老人只有五个年轻人，而今天只有七八个。

“我们将需要其他渠道来支持人口老龄化，”Agrawal指出。“这是一种有可能以相当便宜的方式填补护理空白的技术。”这项研究的标题是“在虚拟现实环境中，在地面行走期间，人们跟随轻触设备的视觉扰动。”

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