علماء يطورون يدًا اصطناعية ذكية تجمع بين التحكم المستخدم والآلية

يعمل علماء من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان على وسائل جديدة لتحسين التحكم في الأيدي الروبوتية، خاصة لأصحاب الأطراف الصناعية. لقد طوروا طريقة لدمج التحكم الفردي للأصابع والآلية لمساعدة تحسين الإمساك والتعامل. لقد اختبروا هذه الفكرة من الهندسة العصبية والروبوتيات على ثلاثة أشخاص مصابين بفقدان الأطراف وسبعة أشخاص أصحاء. تم نشر نتائج الدراسة في نيتشر ماشين إنTELIGENCE.

تجمع هذه التكنولوجيا الجديدة بين两个 مجالات منفصلين للتحكم في الأيدي الروبوتية. هذا شيء لم يتم القيام به من قبل، وهو يتبع مجال جديد من التحكم المشترك في الأطراف الصناعية العصبية.

أحد المفاهيم الجديدة يأتي من الهندسة العصبية. يتم تحديد حركة الإصبع المقصودة عن طريق قراءة النشاط العضلي على قاعدة الشخص المصاب بفقدان الأطراف. ثم يتم استخدام هذا للتحكم الفردي في أصابع اليد الصناعية. تأتي المفاهيم الأخرى من الروبوتيات. يمكن لليد الروبوتية أن ت抓 وتحتفظ بالاتصال مع الأشياء من خلال الإمساك.

“عندما تمسك شيئًا في يدك، ويتحرك، لديك بضعة مللي ثانية فقط للاستجابة،” giải thích أود بيلارد، الذي يقود معمل خوارزميات وتكنولوجيا التعلم في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا. “اليد الروبوتية لديها القدرة على الاستجابة في غضون 400 مللي ثانية. مجهزة بمستشعرات الضغط على طول الأصابع، يمكنها الاستجابة وتثبيت الشيء قبل أن يدرك الدماغ أن الشيء يزلق.”

العمليات تبدأ بالخوارزمية التي تتعلم كيف تفسر نیة المستخدم، ثم تترجم ذلك إلى حركة إصبع اليد الصناعية. من أجل ذلك، يجب على الشخص المصاب بفقدان الأطراف تدريب الخوارزمية التي تستخدم التعلم الآلي من خلال أداء سلسلة من حركات اليد. يتم استخدام مستشعرات على قاعدة الشخص المصاب بفقدان الأطراف، ويمكنها اكتشاف بعض النشاط العضلي. ثم تتعلم الخوارزمية وتربط حركات اليد والنشاط العضلي المقابل. في النهاية، ستعرف الخوارزمية حركات الأصابع المقصودة للمستخدم، ويمكن حينئذٍ التحكم في الأصابع الفردية على اليد الصناعية.

كيتي زوانغ هي المؤلفة الأولى للنشر. تحدثت عن خوارزمية التعلم الآلي.

“بسبب أن الإشارات العضلية يمكن أن تكون صاخبة، нам نحتاج إلى خوارزمية تعلم آلي لاستخراج النشاط المعني من تلك العضلات وتفسيره إلى حركات،” قالت.

ثم ذهب العلماء إلى هندسة الخوارزمية بحيث عندما يحاول المستخدم الإمساك بشيء، يتم تشغيل الآلية الروبوتية. ستخبر الخوارزمية اليد الصناعية بإغلاق أصابعها والإمساك عندما يأتي شیء في اتصال مع المستشعرات. المستشعرات موجودة على سطح اليد الصناعية. أنشأ العلماء هذا النظام الجديد بناءً على تعديل من دراسة سابقة. في تلك الدراسة، تم تصميم الأذرع الروبوتية لتحديد شكل الأشياء والإمساك بها. فعلوا ذلك بناءً على المعلومات اللمسية فقط، ولم يكن هناك الاعتماد على الإشارات البصرية.

ما زالت هناك تحديات أمام هذه التكنولوجيا قبل أن تتمكن من استخدامها بشكل فعال بين الناس وتصبح خيارًا تجاريًا قابلاً للتطبيق لأصحاب الأطراف الصناعية الذين يبحثون عن أيدي صناعية. ومع ذلك، هذه التكنولوجيا هي خطوة كبيرة إلى الأمام في هذا المجال، وستستمر في دفع فكرة دمج الإنسان والروبوت. في الوقت الحالي، الخوارزمية لا تزال قيد الاختبار على روبوت.

“يمكن استخدام نهجنا المتبادل للتحكم في الأيدي الروبوتية في عدة تطبيقات عصبية صناعية مثل الأطراف الصناعية اليدوية وواجهات الدماغ والآلة، مما يزيد من التأثير السريري وسهولة استخدام هذه الأجهزة،” يقول سيلفيسترو ميكيرا، أستاذ التكنولوجيا الحيوية في المدرسة العليا العادية في بيزا و رئيس كرسي بيرتاريلي في الهندسة العصبية التطبيقية في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا.