کولہے دا اک ایگزو سکیلیٹن جیہنے اک مجازی جسم نال سکھیا
لتاں لئی بجلی نال چلن والے ایگزو سکیلیٹن (exoskeletons) بحالی (rehabilitation) لئی وی تے صحت مند لوکاں نوں ٹُرن وچ مدد دین لئی وی بنائے جا رہے نیں۔ کولہے دیاں ڈیوائساں خاص طور اُتے کھچ والیاں نیں: پدھری زمین اُتے ٹُرن دے مثبت کم (positive work) دا وڈا حصہ کولہے دے پٹھے کردے نیں، ایس لئی اوہناں دی مدد کرن نال اوہناں پٹھیاں نوں سکھ مل سکدا اے جو کم دا بہتا حصہ کردے نیں۔
اوکڑ پاؤن والا اے۔ جیویں ای کوئی موٹر کسے جوڑ اُتے زور لاؤندی اے، ٹُرن دا ڈھنگ بدل جاندا اے تے پٹھے اپنی ترتیب بدل لیندے نیں۔ عام حل، «انسان لوپ وچ» (human-in-the-loop) آپٹیمائزیشن، ڈیوائس نوں سدھا ہر بندے اُتے سیٹ کردا اے — لمے تجربے جو ہر نویں ورتن والے تے ہر حالت لئی دہرانے پیندے نیں۔
سکھلائی دا ساتھی: اک مجازی ٹُرن والا
New Jersey Institute of Technology وچ Yifei Yuan، Xianlian Zhou تے اوہناں دے ساتھیاں نے، Kessler Foundation نال رل کے، سکھلائی نوں کمپیوٹر وچ لے آندا۔ اوہناں دے مجازی انسان دا پورا جسم 304 پٹھیاں دے ایکچویٹراں (muscle actuators) نال چلدا اے۔ ایہدا قد، بھار، پٹھیاں دی طاقت، قدم دی لمبائی تے ٹُرن دی رفتار بے ترتیب چُنے جاندے نیں، لگ بھگ 1.55 m تے 54 kg توں لے کے 1.94 m تے 97 kg تیکر، تاں جو کنٹرولر اک بندے دی تھاں پوری آبادی لئی سکھے۔
دو سکھن والے ایجنٹ (agents) اکو سمولیٹ کیتی دنیا ونڈدے نیں: اک جسم نوں قابو کردا اے، دوجا ایگزو سکیلیٹن نوں۔ پہلاں جسم اکلا ٹُرنا سکھدا اے؛ فیر ڈیوائس بنھ دتی جاندی اے تے دوویں اک دوجے مطابق ڈھلدے نیں۔ ایگزو سکیلیٹن صرف کولہیاں دے زاویے تے رفتاراں ویکھدا اے، 40 ملی سکنٹ دی دیر نال — اینا ہلکا پھلکا کہ اک نکا Raspberry Pi 5 کمپیوٹر تے حرکت دے سستے سینسر ایہنوں چلا سکن۔
ٹھیک محنت دا انعام
ڈیوائس دا نشانہ کیہ ہووے؟ پہلاں دے کنٹرولراں نوں پٹھیاں دی ایکٹیویشن (activation) یا مکینیکی کم گھٹاؤن اُتے انعام ملدا سی، جو محنت دے بدلویں ناپ سن۔ ایتھے، ایگزو سکیلیٹن دے انعام وچ کولہے دے پٹھیاں دی میٹابولک طاقت (metabolic power) شامل اے، جیہڑی پٹھیاں دی توانائی دی ورتوں دے اک فزیالوجیکل ماڈل نال گنی جاندی اے۔
ٹیم نے دو ورژن سکھائے۔ اک نے موٹراں نوں مثبت مکینیکی طاقت دین اُتے وی انعام دتا۔ دوجا، اوس وادھو حصے توں بغیر، سمولیشن وچ ودھ چنگا رہیا: جانچے گئے لت دے پٹھیاں دی ورتی توانائی ڈیوائس توں بغیر ٹُرن دے مقابلے وچ 13.8% گھٹ گئی، جدکہ طاقت والے حصے والے ورژن لئی 8.8%۔ سب توں وڈی کمی کولہے دے پٹھیاں وچ سی: لگ بھگ 30%۔
اٹھ ٹُرن والے، کوئی سیٹنگ نہیں
ودھ چنگا ورژن، بنا کسے تبدیلی دے، 5.94 kg بھارے اک اصلی کولہے دے ایگزو سکیلیٹن اُتے لوڈ کیتا گیا۔ 18 توں 44 ورھیاں دی عمر دے اٹھ صحت مند بالغاں نے ہر حالت لئی لگ بھگ چھ منٹ 1.25 میٹر فی سکنٹ دی رفتار نال ٹریڈ مل اُتے ٹُریا، جدکہ اک چُکواں آلہ اوہناں دے ساہ دے نمونے لیندا رہیا تاں جو ورتی گئی آکسیجن تے باہر کڈھی گئی کاربن ڈائی آکسائیڈ ناپی جا سکے۔
- صرف بند ڈیوائس پاؤن نال ٹُرن دی توانائی دی لاگت 13.1% ودھ گئی۔
- کنٹرولر چلدے ہوئے، بند ڈیوائس دے مقابلے وچ لاگت 18.3% گھٹ گئی — اٹھاں دے اٹھاں شرکاء وچ، 7.2% توں 27.7% تیکر۔
- کسے وی ڈیوائس توں بغیر ٹُرن دے مقابلے وچ، اوسط بچت 7.4% سی، جو اٹھ بندیاں وچ اینی اُتے تھلے سی کہ شماریاتی طور اُتے صاف نہیں۔ اٹھاں وچوں چھ ڈیوائس توں بغیر نالوں سستے ٹُرے، 24.2% تیکر؛ دو نے فیر وی تھوڑا ودھ خرچ کیتا۔
ہور لفظاں وچ، مدد نے جسم دی کمیت دے فی کلوگرام لگ بھگ 0.63 واٹ ہٹائے، جو اوس 0.41 دا لگ بھگ ڈیڑھ گُنا اے جو ڈیوائس چُکن نال ودھیا سی۔
کولہے اُتے ودھ کھلا جھُوٹا
پاؤن والیاں دے کولہے دی حرکت دی حد 44 توں ودھ کے 60 ڈگری ہو گئی، لگ بھگ ساری دی ساری اگانہہ موڑ (flexion) وچ، جدکہ اوہناں دے قدماں دی تال (cadence) مسیں ای بدلی۔ مدد ٹھیک ویلے اُتے سی: موٹراں ولوں دتی گئی طاقت دے 98.5% نے اوسے پاسے دھکیا جس پاسے کولہا ہل رہیا سی، بھانویں لاگو کیتے ورژن نوں ایہدے لئی کدی سدھا انعام نہیں دتا گیا سی۔ ایہدیاں بچتاں ٹیم دے پہلے کنٹرولر دیاں بچتاں دے برابر سن، جیہنوں اوسے بیٹھک وچ اوسے مروڑ (torque) اُتے پرکھیا گیا۔
اگلا قدم: ہولا ہارڈویئر
لکھاری ہارڈویئر ول اشارہ کردے نیں۔ اوہناں دی ڈیوائس دا بھار سمولیشن وچ سکھائیاں گئیاں دو ہور ڈیوائساں (3.2 تے 2.9 kg) نالوں لگ بھگ دُگنا اے، تے ایہنوں آرام دہ رکھن لئی 12 نیوٹن میٹر اُتے چلایا گیا، جو سکھلائی وچ ورتے گئے 18 توں تھلے اے۔ ودھ چنگے میل والا ہولا ڈھانچا، ٹُرن والیاں دیاں وڈیاں ٹولیاں، ہور رفتاراں تے ڈھلواناں، تے ٹُرن وچ اوکڑ والے لوک اگلیاں پرکھاں نیں۔