Umělá inteligence přináší nový potenciál pro protetiku pomocí 3D tištěné ruky

Nový 3D tištěná protetická ruka spárovaná s AI byl vyvinut Biological Systems Lab na Hirošimské univerzitě v Japonsku. Tato nová technologie může dramaticky změnit způsob, jakým protetika funguje. Je to další krok směrem ke spojení fyzického lidského těla s umělou inteligencí, k čemuž rozhodně směřujeme. 

Protetická ruka vytištěná na 3D tisku byla spárována s počítačovým rozhraním, aby vznikl dosud nejlehčí a nejlevnější model. Tato verze je nejvíce reaktivní vůči záměru pohybu, jaký jsme kdy viděli. Před současným modelem byly normálně vyrobeny z kovu, což způsobilo, že byly těžší a dražší. Tato nová technologie funguje pomocí neuronové sítě, která je trénována k rozpoznání určitých kombinovaných signálů. Tyto signály byly inženýry pracujícími na projektu pojmenovány jako „svalové synergie“. 

Protetická ruka má pět nezávislých prstů, které mohou provádět složité pohyby. Ve srovnání s předchozími modely se tyto prsty mohou pohybovat více a současně. Tento vývoj umožňuje použití ruky pro úkoly, jako je držení předmětů, jako jsou lahve a pera. Kdykoli chce uživatel technologie pohybovat rukou nebo prsty určitým způsobem, musí si to pouze představovat. Profesor Toshio Tsuji z Graduate School of Engineering na univerzitě v Hirošimě vysvětlil, jak může uživatel pohybovat rukou vytištěnou na 3D tiskárně. 

„Pacient jen myslí na pohyb ruky a pak se robot automaticky pohne. Robot je jako součást jeho těla. Robota můžete ovládat, jak chcete. Spojíme lidské tělo a stroj jako jedno živé tělo.“

Ruka s 3D tiskem funguje, když elektrody v protetice měří elektrické signály, které přicházejí z nervů přes kůži. Dá se to přirovnat k tomu, jak funguje EKG a srdeční frekvence. Naměřené signály jsou poté odeslány do počítače během pěti milisekund, kdy počítač rozpozná požadovaný pohyb. Počítač pak pošle signál zpět do ruky. 

Existuje neuronová síť, která pomáhá počítači učit se různé složité pohyby, dostala název Kybernetické rozhraní. Dokáže rozlišit mezi 5 prsty, takže mohou být jednotlivé pohyby. Profesor Tsuji také hovořil o tomto aspektu nové technologie.

„To je jeden z charakteristických rysů tohoto projektu. Stroj se může naučit jednoduché základní pohyby a poté je kombinovat a následně vytvářet složité pohyby.“

Technologie byla testována mezi sedmi lidmi a jedním ze sedmi byl člověk po amputaci, který nosí protézu 17 let. Pacienti prováděli každodenní úkoly a měli 95% míru přesnosti pro jeden jednoduchý pohyb a 93% míru pro složité pohyby. Protetika, která byla použita v tomto specifickém testu, byla trénována pouze pro 5 různých pohybů každým prstem; v budoucnu by mohlo dojít k mnoha složitějším pohybům. Jen s těmito 5 nacvičenými pohyby byl pacient po amputaci schopen zvedat a odkládat věci, jako jsou láhve a sešity. 

Pro tuto technologii existuje mnoho možností. Mohlo by to snížit náklady a zároveň poskytnout extrémně funkční protetické ruce pacientům po amputaci. Stále existují určité problémy, jako je svalová únava a schopnost softwaru rozpoznat mnoho složitých pohybů. 

Tuto práci dokončila laboratoř biologického inženýrství na univerzitě v Hirošimě spolu s pacienty z Robot Rehabilitation Center v Hygo Institute of Assistive Technology, Kobe. Společnost Kinki Gishi byla zodpovědná za vytvoření zásuvky, která byla použita na paži pacienta po amputaci.