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自主外骨骼內建電腦 無需人類介入就能提供協助

美國陸軍希望讓士兵跟自主外骨骼裝置能互相適應、同步作業以最佳化表現。美國陸軍

以往士兵必須適應創新技術以最佳化作戰表現,如今美國陸軍技術概念開發聚焦如何讓科技適應人類行為,士兵跟所穿戴的適應性外骨骼(adaptive exoskeleton)裝置互相適應、同步作業以最佳化協作表現,展示智慧代理(intelligent agent)在陸軍作業的潛在價值。

根據The United States Army報導,美國陸軍作戰能力發展司令部(DEVCOM)陸軍研究實驗室(ARL)的研究科學家Cortney Bradford博士指出,智慧代理正快速普及於許多跟人類協作的應用,兩者若能彼此快速適應,並因應作業動態與目標變化,團隊就能強化能力、最佳化表現。

Dephy ExoBoot自主外骨骼裝置內建的電腦結合人類行為模型、機器學習、機械感測器,無需人類操作與介入就能自動適時、正確的協助使用者,在使用者進行背負重物行走等高強度體力工作時輔助腳踝關節以節省精力,這對攜帶重裝備的士兵是一大福音。ARL更大的目標是整合人類與人工智慧(AI),協助團隊在複雜環境作業與生存。

掌握能預測與型塑人類及智慧代理穩定相互適應的相關機制與因素至為關鍵。Dephy ExoBoot目前的版本僅可提供行走輔助,因此能區分使用者跑、跳、舞等非步行的動作,並辨識與配合使用者的步行模式,以及因疲勞、負荷、地形、步速等變化的步態,提供適時、恰當的輔助。

這就涉及找出能用於區分外骨骼裝置跟穿戴者是否自然協作的感知,以及追蹤兩者互動時身體狀態的腦部訊號、肌肉訊號、動作模式、步行表現等特徵,因此全身需配置大量感測器收集包括每一條腿的5處肌肉訊號並進行分析,以了解人類適應智慧代理的方式,而這些資料也可用於訓練智慧代理,讓它們能更了解人類、更知道如何配合與輔助人類。

2021年夏季ARL研究團隊將於國際會議簡報成果與收集研究同儕回饋,這類新興研究類似的人類與外骨骼裝置互動的神經資料非常有限,長期目標是找出關鍵的生物識別(biometrics)並整合至外骨骼裝置的控制。ARL研究人員招募20個試驗對象,部分成員為士兵以提供關於軍方作業的深刻見解與實地經驗,確保相關技術可應用於與符合未來需求。

試驗對象全身部署超過40個反光點,讓ARL的光學動作追蹤系統掌握移動方式;頭上戴著配置128個CaN CTA(Cognition and Neuroergonomics Collaborative Technology Alliance)開發的雙層腦電圖(EEG)電級類似泳帽的裝置,能在使用者步行且學習運用適應性外骨骼等複雜運動場景時,測量腦部訊號與提供高傳真神經成像(neuroimaging)。


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