Η τεχνητή νοημοσύνη φέρνει νέες δυνατότητες για προσθετική με τρισδιάστατο εκτυπωμένο χέρι

Μία νέα Τρισδιάστατο προσθετικό χέρι σε συνδυασμό με AI έχει αναπτυχθεί από το Biological Systems Lab στο Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα στην Ιαπωνία. Αυτή η νέα τεχνολογία μπορεί να αλλάξει δραματικά τον τρόπο λειτουργίας των προσθετικών. Είναι ένα ακόμη βήμα προς την κατεύθυνση του συνδυασμού του φυσικού ανθρώπινου σώματος με την τεχνητή νοημοσύνη, κάτι προς το οποίο σίγουρα οδεύουμε. 

Το τρισδιάστατο προσθετικό χέρι έχει συνδυαστεί με μια διεπαφή υπολογιστή για να δημιουργηθεί το ελαφρύτερο και φθηνότερο μοντέλο μέχρι σήμερα. Αυτή η έκδοση είναι η πιο αντιδραστική στην πρόθεση κίνησης που έχουμε δει. Πριν από το τρέχον μοντέλο, κατασκευάζονταν συνήθως από μέταλλο, γεγονός που τα έκανε και πιο βαριά και ακριβότερα. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί αυτή η νέα τεχνολογία είναι από ένα νευρωνικό δίκτυο που είναι εκπαιδευμένο να αναγνωρίζει ορισμένα συνδυασμένα σήματα, αυτά τα σήματα έχουν ονομαστεί «μυϊκές συνέργειες» από τους μηχανικούς που εργάζονται στο έργο. 

Το προσθετικό χέρι έχει πέντε ανεξάρτητα δάχτυλα που μπορούν να κάνουν πολύπλοκες κινήσεις. Σε σύγκριση με προηγούμενα μοντέλα, αυτά τα δάχτυλα είναι σε θέση να κινούνται περισσότερο καθώς και όλα ταυτόχρονα. Αυτές οι εξελίξεις καθιστούν δυνατή τη χρήση του χεριού για εργασίες όπως το κράτημα αντικειμένων όπως μπουκάλια και στυλό. Κάθε φορά που ο χρήστης της τεχνολογίας θέλει να κινήσει το χέρι ή τα δάχτυλά του με συγκεκριμένο τρόπο, δεν έχει παρά να το φανταστεί. Ο καθηγητής Toshio Tsuji του Graduate School of Engineering στο Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα εξήγησε τον τρόπο με τον οποίο ένας χρήστης μπορεί να κινήσει το τρισδιάστατο εκτυπωμένο χέρι. 

«Ο ασθενής σκέφτεται απλώς την κίνηση του χεριού και μετά το ρομπότ κινείται αυτόματα. Το ρομπότ είναι σαν ένα μέρος του σώματός του. Μπορείτε να ελέγξετε το ρομπότ όπως θέλετε. Θα συνδυάσουμε το ανθρώπινο σώμα και τη μηχανή σαν ένα ζωντανό σώμα».

Το τρισδιάστατο εκτυπωμένο χέρι λειτουργεί όταν τα ηλεκτρόδια στην προσθετική μετρούν τα ηλεκτρικά σήματα που προέρχονται από τα νεύρα μέσω του δέρματος. Μπορεί να συγκριθεί με τον τρόπο που λειτουργούν το ΗΚΓ και οι καρδιακοί παλμοί. Τα μετρούμενα σήματα αποστέλλονται στη συνέχεια σε έναν υπολογιστή εντός πέντε χιλιοστών του δευτερολέπτου, οπότε ο υπολογιστής αναγνωρίζει την επιθυμητή κίνηση. Στη συνέχεια, ο υπολογιστής στέλνει το σήμα πίσω στο χέρι. 

Υπάρχει ένα νευρωνικό δίκτυο που βοηθά τον υπολογιστή να μάθει τις διάφορες πολύπλοκες κινήσεις, το οποίο έχει ονομαστεί Cybernetic Interface. Μπορεί να διαφοροποιήσει τα 5 δάχτυλα ώστε να υπάρχουν μεμονωμένες κινήσεις. Ο καθηγητής Tsuji μίλησε επίσης για αυτήν την πτυχή της νέας τεχνολογίας.

«Αυτό είναι ένα από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά αυτού του έργου. Το μηχάνημα μπορεί να μάθει απλές βασικές κινήσεις και στη συνέχεια να συνδυάσει και στη συνέχεια να παράγει περίπλοκες κινήσεις».

Η τεχνολογία δοκιμάστηκε σε επτά άτομα και ένας από τους επτά ήταν ένας ακρωτηριασμένος που φοράει προσθετική για 17 χρόνια. Οι ασθενείς εκτελούσαν καθημερινές εργασίες και είχαν ποσοστό ακρίβειας 95% για απλή απλή κίνηση και 93% για σύνθετες κινήσεις. Τα προσθετικά που χρησιμοποιήθηκαν στο συγκεκριμένο τεστ εκπαιδεύτηκαν μόνο για 5 διαφορετικές κινήσεις με κάθε δάχτυλο. θα μπορούσαν να υπάρξουν πολλές πιο περίπλοκες κινήσεις στο μέλλον. Μόνο με αυτές τις 5 εκπαιδευμένες κινήσεις, ο ασθενής με ακρωτηριασμό μπόρεσε να σηκώσει και να κατεβάσει πράγματα όπως μπουκάλια και σημειωματάρια. 

Υπάρχουν πολλές δυνατότητες για αυτήν την τεχνολογία. Θα μπορούσε να μειώσει το κόστος, παρέχοντας παράλληλα εξαιρετικά λειτουργικά προσθετικά χέρια σε ασθενείς με ακρωτηριασμό. Υπάρχουν ακόμη ορισμένα προβλήματα όπως η μυϊκή κόπωση και η ικανότητα του λογισμικού να αναγνωρίζει πολλές σύνθετες κινήσεις. 

Αυτή η εργασία ολοκληρώθηκε από το Εργαστήριο Μηχανικής Βιολογικών Συστημάτων του Πανεπιστημίου της Χιροσίμα μαζί με ασθενείς από το Κέντρο Αποκατάστασης Ρομπότ στο Ινστιτούτο Βοηθητικής Τεχνολογίας Hygo, στο Κόμπε. Η εταιρεία Kinki Gishi ήταν υπεύθυνη για τη δημιουργία της υποδοχής που χρησιμοποιήθηκε στο χέρι του ακρωτηριασμένου ασθενούς.