Umělá inteligence přináší nový potenciál pro protézy s 3D-tištěnou rukou

Nová 3D-tištěná protetická ruka spárovaná s umělou inteligencí byla vyvinuta Biologickým systémem laboratoře na Hirošimské univerzitě v Japonsku. Tato nová technologie může dramaticky změnit způsob, jakým protézy fungují. Je to další krok směrem ke kombinování fyzického lidského těla s umělou inteligencí, čemuž jsme určitě nakloněni.

3D-tištěná protetická ruka byla spárována s počítačovým rozhraním, aby vytvořila nejlehčí a nejlevnější model dosud. Tato verze je nejreaktivnější na pohyb, jaký jsme dosud viděli. Předtím byly tyto modely obvykle vyrobeny z kovu, což je činilo těžšími a dražšími. Způsob, jakým tato nová technologie funguje, spočívá v neuronové síti, která je trénována k rozpoznání určitých kombinovaných signálů, které inženýři nazvali “svalové synergije”.

Protetická ruka má pět nezávislých prstů, které mohou provádět komplexní pohyby. Ve srovnání s předchozími modely jsou tyto prsty schopny pohybovat se více a také všechny najednou. Tyto vývojové změny umožňují, aby ruka byla použita pro úkoly, jako je držení předmětů, jako jsou lahve a tužky. Když uživatel této technologie chce pohybovat rukou nebo prsty určitým způsobem, stačí si to pouze představit. Profesor Toshio Tsuji z Postgraduální školy inženýrství na Hirošimské univerzitě vysvětlil, jak uživatel může ovládat 3D-tištěnou ruku.

“Pacient si pouze myslí pohyb ruky a poté robot automaticky pohybuje. Robot je jako součást jeho těla. Můžete ovládat robota, jak chcete. Budeme kombinovat lidské tělo a stroj jako jedno živoucí tělo.”

3D-tištěná ruka funguje, když elektrody v protetice měří elektrické signály, které přicházejí z nervů přes kůži. To lze přirovnat k tomu, jak funguje EKG a srdeční frekvence. Naměřené signály jsou poté odeslány do počítače do pěti milisekund, v nichž počítač rozpozná požadovaný pohyb. Počítač poté pošle signál zpět do ruky.

Existuje neuronová síť, která pomáhá počítači naučit se různé komplexní pohyby, nazvaná Kybernetické rozhraní. Může rozlišovat mezi pěti prsty, aby mohla být provedena individuální pohyby. Profesor Tsuji také hovořil o tomto aspektu nové technologie.

“Toto je jedna z charakteristických vlastností tohoto projektu. Stroj se může naučit jednoduché základní pohyby a poté je kombinovat a produkovat složitější pohyby.”

Technologie byla testována u sedmi lidí, z nichž jeden byl amputovaný, který nosil protézu po dobu 17 let. Pacienti prováděli denní úkoly a měli 95% přesnost pro jednoduché pohyby a 93% přesnost pro komplexní pohyby. Protézy, které byly použity v tomto konkrétním testu, byly trénovány pouze pro pět různých pohybů s každým prstem; mohlo by být mnoho dalších komplexních pohybů v budoucnu. S pouze těmito pěti trénovanými pohyby byl amputovaný pacient schopen zvednout a položit předměty, jako jsou lahve a sešity.

Existuje mnoho možností pro tuto technologii. Může snížit náklady, zatímco poskytuje extrémně funkční protetické ruce amputovaným pacientům. Existují však stále některé problémy, jako je svalová únava a schopnost softwaru rozpoznat mnoho komplexních pohybů.

Tato práce byla dokončena Biologickým systémem inženýrství laboratoře na Hirošimské univerzitě spolu s pacienty z Robotického rehabilitačního centra v Hygo Institutu asistivní technologie, Kóbe. Společnost Kinki Gishi byla odpovědná za vytvoření zásuvky, která byla použita na paži amputovaného pacienta.