Unique实验室为残疾人创造无障碍和移动解决方案
团队开发辅助技术，从爬路边的机器人轮椅到脑机接口
罗里·库珀医生当时只有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撞出了德国的一条公路。由于这次事故，美国陆军中士库珀博士的脊髓严重受伤，腰部以下瘫痪。他说，事故发生时，他可以选择的轮椅是大规模生产的80磅重的金属庞然大物。这些一刀切的椅子与他或他朋友的生活方式不太匹配。所以他开始着手建造更好的东西。
“在这种情况下，需求确实是发明之母，”库珀博士说。
从创意到创新
在加州大学圣巴巴拉分校(University of California at Santa Barbara)获得电子与计算机工程(生物工程方向)博士学位后，库珀前往东部，在匹兹堡大学(University of Pittsburgh)开设了他至今仍在领导的实验室:生物工程实验室人体工程研究实验室(假蝇)。
今年庆祝成立25周年，HERL是一个一站式的商店，将无障碍和移动项目从想法到制造。根据实验室大量的项目、专利和成功的创业公司，很容易看出这样的环境可以很容易地促进创新。该实验室拥有30,000平方英尺的专用空间，是数十名全职员工以及本科生、研究生和研究生研究人员的家。
多样性的好处
库珀博士说，多样性和广泛的学术专长是他从HERL的想法开始的目标。
“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。”
库珀博士和HERL的博士后研究员杜瓦尔博士都认为，实验室的创造力不仅体现在领域的多样性上，还体现在性别、种族、文化和员工残疾程度的多样性上。包括杜瓦尔博士和库珀博士在内的大部分研究人员都有残疾。库珀博士说，当涉及到确保一个在纸上工作的想法在进入制造阶段后仍然有意义时，这些观点是非常宝贵的。
在实验室开放后不久，库珀博士发现这还不够。根据HERL博士后Jorge Luis Candiotti博士的说法，该实验室现在有近15个学科，包括一些专注于商业方面的学科。Candiotti说，这种混合学科的方法帮助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。2022世界杯八强谁会赢？
职业治疗师和临床康复专家Annmarie Kelleher(左)，Jonathan Duvall博士和Jorge Candiotti博士(右)在HERL讨论MeBot椅。
图片来源:HERL
Candiotti说，这种方法也有助于他们实现HERL和Cooper博士的关键目标之一:将这些产品推向市场。2022世界杯八强谁会赢？库珀博士说，如果没有这一点，他们实验室的创新就永远无法惠及当地和国际社会真正需要它们的人。
世界杯预选赛小组名单社区主导型项目
库珀博士说，当他们在实验室里寻找新想法时，他们首先会去这些社区。库珀博士说，在此基础上，他们进行了一个简单的计算，以确定哪些项目应该继续进行，哪些项目应该放弃。
“影响会有多大?库珀博士说。“这个想法能影响多少人?”
杜瓦尔博士说，目前至少有50个项目正在进行中。这些项目差异很大，从改进轮椅设计，如压缩空气驱动的气压椅或地形适应性的MEBot，到为护理人员设计辅助技术，如一个名为StrongArm的项目，帮助护理人员将所爱的人从轮椅上扶起来。该实验室还使用虚拟现实和脑机接口技术来评估和设计人体对正在创建的辅助技术做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?”
罗里·库珀博士，人类工程研究实验室
除了研究人员可以在设备齐全的内部机械车间制作的项目外，他们还在研究一些不太容易量化的问题，比如杜瓦尔博士关于人行道粗糙度及其与可达性之间关系的研究。在HERL，杜瓦尔博士通过模拟环境和在测试轮椅上绑加速度计来评估不同的粗糙程度，以了解不同程度的不平整对骑行体验的影响。杜瓦尔博士说，对于这个项目，以及其他许多HERL项目，他转向了MATLAB®和仿真软件®为了处理数据并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，现在已经转变为公司PathVu杜瓦尔博士是该组织的联合创始人。PathVu是该实验室自成立以来帮助成立的11家初创公司之一。
新视野，新视角
在展望辅助技术的未来时，杜瓦尔博士和坎迪奥蒂博士表示，他们看到了自动辅助车辆以及更多用户定制化的趋势。
“我们的目标是帮助用户获得更多的机动性和功能，”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:HERL
研究人员提出的实现这种定制的方法之一是设计一个轮椅的标准模型，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，一个轮椅设计的改进可以很容易地适应新的设计。
“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。”
罗里·库珀博士，人类工程研究实验室
他们正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人的运动皮层(大脑中负责传递运动信号的部分)植入带有传感器阵列的小型集成电路来工作。通过思考移动肢体，用户激发神经信号，植入的芯片能够解释并传递给附近的机器或辅助技术，从而产生运动。在试验中，用户学习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，这项技术最终可能被用于让这些用户也能操作他们自己的轮椅。
库珀博士回顾了他25年前开办HERL以来发生的巨大变化，他说，影响最大的是技术和软件的进步，以及人们对残疾人态度的改变。
库珀博士说:“现在人们对此的认识比过去更多了。”人们更愿意承认这些人的能力，并为他们提供机会。结合技术的进步，我们创造了新的、有希望的有益技术。”
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