L'intelligenza artificiale offre un nuovo potenziale per le protesi con la mano stampata in 3D

Una nuova Mano protesica stampata in 3D abbinata all'intelligenza artificiale è stato sviluppato dal Biological Systems Lab dell'Università di Hiroshima in Giappone. Questa nuova tecnologia può cambiare radicalmente il modo in cui funzionano le protesi. È un altro passo verso la combinazione del corpo umano fisico con l'intelligenza artificiale, qualcosa verso cui ci stiamo decisamente dirigendo. 

La mano protesica stampata in 3D è stata abbinata a un'interfaccia per computer per creare il modello più leggero ed economico mai realizzato. Questa versione è la più reattiva all'intento di movimento che abbiamo visto. Prima del modello attuale, erano normalmente realizzati in metallo, il che li rendeva più pesanti e più costosi. Il modo in cui funziona questa nuova tecnologia è tramite una rete neurale addestrata a riconoscere determinati segnali combinati, questi segnali sono stati chiamati "sinergie muscolari" dagli ingegneri che lavorano al progetto. 

La mano protesica ha cinque dita indipendenti che possono compiere movimenti complessi. Rispetto ai modelli precedenti, queste dita sono in grado di muoversi di più e contemporaneamente. Questi sviluppi consentono di utilizzare la mano per compiti come tenere oggetti come bottiglie e penne. Ogni volta che l'utente della tecnologia vuole muovere la mano o le dita in un certo modo, deve solo immaginarlo. Il professor Toshio Tsuji della Graduate School of Engineering dell'Università di Hiroshima ha spiegato il modo in cui un utente può muovere la mano stampata in 3D. 

“Il paziente pensa solo al movimento della mano e poi il robot si muove automaticamente. Il robot è come una parte del suo corpo. Puoi controllare il robot come vuoi. Uniremo il corpo umano e la macchina come un unico corpo vivente”.

La mano stampata in 3D funziona quando gli elettrodi nella protesi misurano i segnali elettrici che provengono dai nervi attraverso la pelle. Può essere paragonato al modo in cui funzionano l'ECG e la frequenza cardiaca. I segnali misurati vengono quindi inviati a un computer entro cinque millisecondi, momento in cui il computer riconosce il movimento desiderato. Il computer invia quindi il segnale alla mano. 

Esiste una rete neurale che aiuta il computer ad apprendere i diversi movimenti complessi, è stata chiamata Cybernetic Interface. Può distinguere tra le 5 dita in modo che possano esserci movimenti individuali. Anche il professor Tsuji ha parlato di questo aspetto della nuova tecnologia.

“Questa è una delle caratteristiche distintive di questo progetto. La macchina può apprendere semplici movimenti di base e quindi combinare e quindi produrre movimenti complicati.

La tecnologia è stata testata su sette persone e una delle sette era un amputato che indossava una protesi da 17 anni. I pazienti eseguivano attività quotidiane e avevano un tasso di accuratezza del 95% per un singolo movimento semplice e un tasso del 93% per movimenti complessi. Le protesi utilizzate in questo test specifico sono state allenate solo per 5 diversi movimenti con ciascun dito; potrebbero esserci molti movimenti più complessi in futuro. Con solo questi 5 movimenti addestrati, il paziente amputato è stato in grado di raccogliere e posare oggetti come bottiglie e quaderni. 

Ci sono numerose possibilità per questa tecnologia. Potrebbe ridurre i costi fornendo mani protesiche estremamente funzionali ai pazienti amputati. Ci sono ancora alcuni problemi come l'affaticamento muscolare e la capacità del software di riconoscere molti movimenti complessi. 

Questo lavoro è stato completato dal laboratorio di ingegneria dei sistemi biologici dell'Università di Hiroshima insieme ai pazienti del Robot Rehabilitation Center dell'Hygo Institute of Assistive Technology, Kobe. La società Kinki Gishi era responsabile della creazione della presa che veniva utilizzata sul braccio del paziente amputato.