Искусственный интеллект открывает новые возможности для протезов с помощью 3D-печатной руки

Новая 3D-печатная протезная рука, оснащенная искусственным интеллектом, была разработана лабораторией биологических систем Хиросимского университета в Японии. Эта новая технология может кардинально изменить то, как работают протезы. Это еще один шаг в направлении объединения физического тела человека с искусственным интеллектом, к чему мы, безусловно, движемся.

3D-печатная протезная рука была объединена с компьютерным интерфейсом, чтобы создать самую легкую и дешевую модель. Эта версия является наиболее реактивной на намерение движения, которую мы видели. До текущей модели они обычно изготавливались из металла, что делало их тяжелыми и дорогими. Этот новый технологии работает за счет нейронной сети, обученной распознавать определенные комбинированные сигналы, которые инженеры, работающие над проектом, назвали “мышечными синергиями”.

Протезная рука имеет пять независимых пальцев, которые могут выполнять сложные движения. По сравнению с предыдущими моделями, эти пальцы могут двигаться более свободно и одновременно. Эти разработки делают возможным использование руки для задач, таких как удержание предметов, таких как бутылки и ручки. Когда пользователь технологии хочет переместить руку или пальцы определенным образом, ему просто нужно подумать об этом. Профессор Тосио Цудзи из Высшей школы инженерии Хиросимского университета объяснил, как пользователь может контролировать 3D-печатную руку.

“Пациент просто думает о движении руки, и затем робот автоматически перемещается. Робот как часть его тела. Вы можете контролировать робота, как хотите. Мы объединим человеческое тело и машину, как одно живое тело.”

3D-печатная рука работает, когда электроды в протезе измеряют электрические сигналы, исходящие от нервов через кожу. Это можно сравнить с тем, как работают ЭКГ и частота сердечных сокращений. Измеренные сигналы затем отправляются на компьютер в течение пяти миллисекунд, после чего компьютер распознает желаемое движение. Компьютер затем отправляет сигнал обратно к руке.

Существует нейронная сеть, которая помогает компьютеру учиться различным сложным движениям, она была названа кибернетическим интерфейсом. Она может различать 5 пальцев, чтобы можно было выполнять индивидуальные движения. Профессор Цудзи также говорил об этом аспекте новой технологии.

“Это одна из отличительных особенностей этого проекта. Машина может учиться простым базовым движениям, а затем комбинировать и производить сложные движения.”

Технология была протестирована среди семи человек, и один из семи был амpute, который носил протез в течение 17 лет. Пациенты выполняли повседневные задачи и имели точность 95% для простых движений и 93% для сложных движений. Протезы, использованные в этом конкретном тесте, были обучены только на 5 различных движений с каждым пальцем; может быть много более сложных движений в будущем. С помощью только этих 5 обученных движений амpute-пациент смог поднять и положить предметы, такие как бутылки и тетради.

Существует много возможностей для этой технологии. Она может снизить стоимость, обеспечивая высокофункциональные протезные руки амpute-пациентам. Еще есть некоторые проблемы, такие как мышечная усталость и возможность программного обеспечения распознавать многие сложные движения.

Эта работа была выполнена лабораторией биологических систем Хиросимского университета вместе с пациентами из центра реабилитации роботов в Хиго-институте вспомогательных технологий, Кобе. Компания Kinki Gishi была ответственна за создание сокета, который был использован на руке амpute-пациента.