25年来,罗里·库珀一直致力于开发技术来改善残疾人的生活。
1980年,库珀因脊髓损伤导致腰部以下瘫痪,之后他开始了他的工作。首先,他修改了他被要求佩戴的背部支架。然后,他转向制造一种更好的轮椅,并发明了一种电动轮椅,可以帮助使用者站起来。他最终发现了生物医学工程,并受到启发,将自己的职业专注于开发辅助技术。他的发明帮助无数轮椅使用者更轻松舒适地出行。
库柏开发的技术包括SmartWheel和VCJ-CA,一种带有补偿算法的可变顺应性操纵杆。SmartWheel安装在手动轮椅上,可以测量推的力度、推的频率、行程长度、平整度以及推和轮椅的速度。轮椅运动员利用这些数据来优化他们的表现。它还有助于确定调整,以最大限度地减少压力伤害更典型的用户。VCJ-CA允许用户自定义电动轮椅的驾驶控制,目前几乎所有此类轮椅都在使用。
这些天,库珀和他的团队在匹兹堡大学人类工程研究实验室正在努力开发包括可以在崎岖地形上行驶的轮椅在内的先进技术。库珀与美国合作成立了HERL退伍军人事务部.
关于Rory Cooper
雇主匹兹堡大学人类工程研究实验室
标题导演
会员等级生活的
母校位于圣路易斯奥比斯波的加州州立理工大学。
由于这些和其他“对轮椅技术的广泛贡献,扩大了行动能力,减少了数百万残疾人的二次伤害”,库珀获得了今年的奖IEEE生物医学工程奖.
他说,这个奖项“认可了我和其他工程师所做工作的重要性”,并补充说,他对这个荣誉感到谦卑。该奖项还承认“残疾人是我们社会的重要组成部分。希望(我获得这一荣誉)能鼓励其他人继续在这个领域的工作。”
库珀自己还没有结束。他说,尽管技术、医学和社会在帮助残疾人方面已经取得了重大进展,但“技术仍有很多机会进一步改善人们的生活和健康。”同时,作为HERL主任和匹兹堡大学生物工程、物理医学、康复和整形外科的教授,他计划开发更多有用的工具。
改变了他的职业生涯
库珀在德国服役的第四年发生了自行车事故,导致他脊椎受损美国陆军.不久之后,他离开了军队,回到了美国,并于1985年获得了电气工程学士学位加州州立理工大学在圣路易斯奥比斯波。1986年,他在加州理工大学获得了同一学科的硕士学位,在那里担任仪器和控制工程师太平洋天然气电力公司他说,在读研究生期间,在一位朋友的推荐下,他选修了一门生物医学工程课程,并爱上了这一领域。他还开始教PG&E的学徒控制系统和电子的基础知识,这提供了另一种灵感。
教育学徒“对我来说是一件伟大的事情,但对PG&E来说可能是一个错误,因为我发现我真的很喜欢教学,”库珀笑着说。
他认为他宁愿教书,也不愿继续他计划中的行业生涯,他去了加州大学圣巴巴拉分校在那里,他开始研发一种后来被称为SmartWheel的设备。该机械仪器有一组复杂的传感器,与无线通信的单板计算机集成在一起。亚博排列五投注网站SmartWheels安装在轮椅上。
“我开始开发这项技术,因为我想在奥运会上赢得奖牌残奥会库珀说。“SmartWheel可以测量轮椅的推进动力,我可以使用收集到的数据来优化我的轮椅和身体运动的生物力学。”
SmartWheel可以测量运动员施加在推圈上的力和扭矩(推圈是椅子上用来转动轮子的部分)。编码器测量轮子的速度和方向。运动员可以利用这些数据来优化他们的表现,比如调整他们的身体位置,定制他们的椅子设计,以及相对于他们的肩膀定位和定位他们的车轮。
这招对他很管用:他获得了一枚铜牌残奥会1988年轮椅比赛奖牌。
但库珀在1989年毕业后加入公司时,还没有完善这个设备加州州立大学萨克拉门托分校作为一名教员。
然后他遇到了查尔斯•罗宾逊那一年在西雅图的IEEE会议上。IEEE生命研究员是退伍军人事务部的康复研究职业科学家。他邀请库珀加入他的团队,成为博士后研究员。库珀接受了这个职位,并在两份工作中工作了大约五年。
库珀最终离开了加州州立大学,同时继续在退伍军人管理局兼职。1994年,他加入匹兹堡大学担任教授,并于当年建立了HERL,以开发和增强促进人们流动性、功能和包容性的技术。
他说:“实验室最初由我和两名研究生组成,现在大约有70名工程师、临床医生、研究人员和学生在这个项目上工作。”
其中一个项目是继续开发智能轮。该设备于2000年上市,并在2021年东京奥运会的训练期间被美国残奥会运动员使用。
库珀和其他研究人员发现,使用智能轮的手动轮椅使用者意外地获得了健康益处。它可以帮助减少腕管综合症和肩袖损伤,他说。他说,现在有100多家诊所的理疗师普遍使用SmartWheels来优化轮椅的设置和推动方式,以减少重复性压力伤害。
使电动轮椅具有包容性
HERL的研究人员已经取得了许多改变生活的进步。
库珀说:“我特别自豪的一项技术是带有补偿算法的可变合规操纵杆。在VCJ-CA发明之前,电动轮椅的控制是模拟的,而不是数字的。他说,要定制一个有模拟控制的轮椅是很困难的。如果使用者有轻微的颤抖或抽搐,轮椅就会无意识地移动。他说,许多人需要有人帮他们操作轮椅。
库珀说:“有很多人依赖他人推他们的轮椅或为他们操作轮椅。”“但这些轮椅使用者想要独立行动,所以我开始研究如何让这成为可能。”
VCJ-CA是一种操纵杆,其硬件和软件可以定制以满足每个用户的需求。例如,手或手臂运动受限的人可以根据他们的范围、力量和控制来调整操纵杆的刚度。这些算法允许用户自定义轮椅的速度、制动、加速和转向能力。这些算法还可以适应用户的震颤、运动范围、产生运动或力量的能力,以及控制手臂、手或手指方向的能力。
“VCJ-CA现在几乎被用在世界上所有的电动轮椅上,这很酷,”库珀说。“以前依赖别人的人现在可以自己开车了。”
为轮椅使用者带来稳定和安全
库珀(左二)和他的同事——大卫·康斯坦丁、乔治·坎迪奥蒂和安德林·武塔吉(站着)——在匹兹堡大学人类工程研究实验室研究MEBot。阿比盖尔·奥尔布赖特
库珀说,坐轮椅的人去急诊室最常见的原因是从椅子上摔下来或摔倒。
他说:“这种情况通常发生在个人的轮椅碰到门口的门槛、驶离小路缘或从人行道过渡到坡道时。”
自2013年以来,他和他的团队一直在研究机动性增强机器人轮椅尽量减少这种伤害。
这款名为MEBot的轮椅可以爬上高达20厘米的路缘,在不平的路面上行驶时还能自动调平。这要归功于6个上下移动的轮子,以及前后两组更小的全向轮。轮椅较大的动力轮可以自行调整位置,模拟前轮、中轮或后轮驱动。
用户试验已于去年完成。库珀说,团队收到了积极的反馈,有个人把它比作坐在魔毯上。库珀预测,MEBot将在未来五年内投入使用。
IEEE的重要性
库珀作为加州理工大学的大一新生加入了IEEE。他说,该大学的工程系有一个专门为IEEE学生成员准备的自习室。
他说:“对我来说,这是一个学习的好地方,因为那里的每个人都在攻读电气工程学位。”“加州理工大学的教授们也经常联系IEEE的学生成员,邀请他们加入他们的研发团队。”
毕业后,他开始参加IEEE会议,并在该组织的期刊上发表论文。在40年的党员生涯中,他变得更加活跃。他曾担任高级副主编IEEE神经系统与康复工程汇刊例如,他是IEEE医学与生物工程学会标准委员会。
他说,他保持会员身份的部分原因是IEEE出版了“伟大的出版物,促进了教育,并致力于改变人们生活的标准。”