KI bringt neues Potenzial für Prothesen mit 3D-gedruckter Hand

Eine neue 3D-gedruckte Prothesenhand, die mit KI kombiniert wurde, wurde vom Biological Systems Lab der Hiroshima University in Japan entwickelt. Diese neue Technologie kann die Art und Weise, wie Prothesen funktionieren, dramatisch verändern. Es ist ein weiterer Schritt in Richtung der Kombination von körperlichen und künstlichen Intelligenz, etwas, das wir definitiv anstreben.

Die 3D-gedruckte Prothesenhand wurde mit einer Computer-Schnittstelle kombiniert, um das leichteste und günstigste Modell zu erstellen. Diese Version ist die reaktivste auf Bewegungsabsichten, die wir bisher gesehen haben. Vor dem aktuellen Modell wurden sie normalerweise aus Metall hergestellt, was sie schwerer und teurer machte. Die neue Technologie funktioniert durch ein neuronales Netzwerk, das trainiert wurde, bestimmte Kombinationen von Signalen zu erkennen, die von den Ingenieuren als “Muskel-Synergien” bezeichnet werden.

Die Prothesenhand hat fünf unabhängige Finger, die komplexe Bewegungen ausführen können. Im Vergleich zu früheren Modellen können diese Finger sich mehr bewegen und sogar gleichzeitig. Diese Entwicklungen ermöglichen es, die Hand für Aufgaben wie das Halten von Gegenständen wie Flaschen und Stiften zu verwenden. Wenn der Benutzer der Technologie die Hand oder Finger auf eine bestimmte Weise bewegen möchte, muss er nur daran denken. Professor Toshio Tsuji von der Graduate School of Engineering der Hiroshima University erklärte, wie ein Benutzer die 3D-gedruckte Hand bewegen kann.

“Der Patient denkt nur an die Bewegung der Hand und dann bewegt sich der Roboter automatisch. Der Roboter ist wie ein Teil seines Körpers. Sie können den Roboter steuern, wie Sie wollen. Wir werden den menschlichen Körper und die Maschine wie einen lebenden Körper kombinieren.”

Die 3D-gedruckte Hand funktioniert, indem Elektroden in der Prothese elektrische Signale messen, die von den Nerven durch die Haut kommen. Es kann mit der Art und Weise verglichen werden, wie ECG und Herzfrequenz funktionieren. Die gemessenen Signale werden dann innerhalb von fünf Millisekunden an einen Computer gesendet, der die gewünschte Bewegung erkennt. Der Computer sendet dann das Signal zurück an die Hand.

Es gibt ein neuronales Netzwerk, das dem Computer hilft, die verschiedenen komplexen Bewegungen zu lernen, das als Cybernetic Interface bezeichnet wird. Es kann zwischen den 5 Fingern unterscheiden, so dass individuelle Bewegungen möglich sind. Professor Tsuji sprach auch über dieses Merkmal der neuen Technologie.

“Dies ist eines der besonderen Merkmale dieses Projekts. Die Maschine kann einfache grundlegende Bewegungen lernen und dann kombinieren und komplizierte Bewegungen produzieren.”

Die Technologie wurde bei sieben Personen getestet, darunter ein Amputierter, der seit 17 Jahren eine Prothese trägt. Die Patienten führten tägliche Aufgaben aus und hatten eine Genauigkeitsrate von 95% für einfache Bewegungen und 93% für komplexe Bewegungen. Die in diesem Test verwendeten Prothesen wurden nur für 5 verschiedene Bewegungen mit jedem Finger trainiert; es könnten viele mehr komplexe Bewegungen in der Zukunft möglich sein. Mit nur diesen 5 trainierten Bewegungen konnte der Amputierte Gegenstände wie Flaschen und Notebooks aufnehmen und ablegen.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten für diese Technologie. Sie könnte die Kosten senken und extrem funktionale Prothesenhand für Amputierte bereitstellen. Es gibt jedoch noch einige Probleme wie Muskelermüdung und die Fähigkeit der Software, viele komplexe Bewegungen zu erkennen.

Diese Arbeit wurde von der Hiroshima University Biological Systems Engineering Lab in Zusammenarbeit mit Patienten des Robot Rehabilitation Center im Hygo Institute of Assistive Technology, Kobe, durchgeführt. Das Unternehmen Kinki Gishi war für die Erstellung der Schale verantwortlich, die am Arm des Amputierten verwendet wurde.