Tekoäly tuo uuden potentiaalin proteeseille 3D-tulostetun käden kanssa

Uusi 3D-tulostettu proteettinen käsi yhdistettynä tekoälyyn on kehitetty Hiroshiman yliopiston Biologisen systeemin laboratoriossa Japanissa. Tämä uusi teknologia voi dramaattisesti muuttaa proteesien toimintatapaa. Se on askel kohti sekä fyysisen ihmiskehon ja tekoälyn yhdistämistä, mihin olemme menossa.

3D-tulostettu proteettinen käsi on yhdistetty tietokoneen käyttöliittymään, jotta voidaan luoda kevyin ja halvin malli. Tämä versio on reaktiivisin liikkeen aikomukselle, mitä olemme nähneet. Ennen nykyistä mallia ne valmistettiin yleensä metallista, mikä teki niistä raskaampia ja kalliimpia. Tämän uuden teknologian toimintaperiaate perustuu neuroverkkoon, joka on koulutettu tunnistamaan tiettyjä yhdistettyjä signaaleja, jotka insinöörit ovat nimenneet “lihasynergioiksi”.

Proteettisessa kädessä on viisi itsenäistä sormea, jotka voivat tehdä monimutkaisia liikkeitä. Vertailukohtana aiempiin malleihin, nämä sormet voivat liikkua enemmän ja samanaikaisesti. Nämä kehitysaskeleet mahdollistavat käsien käytön tehtävissä, kuten esineiden, pullojen ja kynien pitelemisessä. Kun käyttäjä haluaa liikuttaa kättä tai sormia tietyllä tavalla, heidän tarvitsee vain ajatella sitä. Hiroshiman yliopiston insinööritutkinto-ohjelman professori Toshio Tsuji selitti, miten käyttäjä voi liikuttaa 3D-tulostettua kättä.

“Potilas ajattelee vain käsien liikettä, ja sitten robotti liikkuu automaattisesti. Robotti on kuin osa hänen kehoaan. Voit ohjata robottia haluamallasi tavalla. Yhdistämme ihmiskehon ja koneen yhdeksi eläväksi kehoksi.”

3D-tulostettu käsi toimii, kun sormien proteesiosassa olevat elektrodit mitoittavat sähköisiä signaaleja, jotka tulevat hermoista ihon läpi. Se voidaan verrata siihen, miten EKG ja syke toimivat. Mittaus-signaaleja lähetetään tietokoneelle viiden millisekunnin kuluessa, minkä jälkeen tietokone tunnistaa halutun liikkeen. Tietokone lähettää sitten signaalin takaisin käsille.

On olemassa neuroverkko, joka auttaa tietokonetta oppimaan erilaisia monimutkaisia liikkeitä, ja se on nimetty Kyberneettiseksi liittymäksi. Se voi erottaa viisi sormea, jotta voidaan tehdä yksittäisiä liikkeitä. Professori Tsuji puhui myös tästä uuden teknologian osasta.

“Tämä on yksi tämän projektin erityispiirteistä. Kone voi oppia yksinkertaisia perusliikkeitä ja yhdistää niitä, jotta voidaan tuottaa monimutkaisia liikkeitä.”

Teknologiaa testattiin seitsemän henkilön keskuudessa, ja yksi heistä oli amputoitu, joka oli käyttänyt proteesia 17 vuotta. Potilaat suorittivat päivittäisiä tehtäviä, ja heillä oli 95 prosentin tarkkuusaste yksinkertaisissa liikkeissä ja 93 prosentin tarkkuusaste monimutkaisissa liikkeissä. Käytetyt proteesit oli koulutettu vain viidelle eri liikkeelle kullekin sormelle, ja tulevaisuudessa voidaan kehittää monia muita monimutkaisia liikkeitä. Vain näiden viiden koulutetun liikkeen avulla amputoitu potilas pystyi nostamaan ja asettamaan esineitä, kuten pulloja ja muistikirjoja.

Tämän teknologian mahdollisuuksia on lukuisia. Se voi laskea kustannuksia ja tarjota erittäin toimivia proteeseja amputoituneille potilaille. On kuitenkin edelleen joitakin ongelmia, kuten lihasuupumus ja ohjelmiston kyky tunnistaa monimutkaisia liikkeitä.

Tämä työ valmistui Hiroshiman yliopiston Biologisen systeemin insinööritieteen laboratorion ja Robotin kuntoutuskeskuksen potilaiden kanssa Hygo-instituutissa avustavassa teknologiassa Kobessa. Kinki Gishi -yhtiö oli vastuussa sokan luomisesta, jota käytettiin amputoidun potilaan käsivarressa.