นักวิทยาศาสตร์สร้างมือเทียมอัจฉริยะที่ผสมผสานการควบคุมของผู้ใช้และอัตโนมัติ

นักวิทยาศาสตร์จาก Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงการควบคุมมือหุ่นยนต์ โดยเฉพาะสำหรับผู้ที่มีการตัดมือ พวกเขาได้พัฒนาวิธีการที่จะผสมผสานการควบคุมนิ้วแต่ละนิ้วและอัตโนมัติเพื่อช่วยปรับปรุงการคว้าและจัดการ พวกเขาทดสอบแนวคิดนี้ของวิศวกรรมประสาทและหุ่นยนต์บนผู้ที่มีการตัดมือสามคนและผู้ที่มีสุขภาพดีเจ็ดคน ผลของการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature Machine Intelligence

เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้รวมสองสาขาที่แยกจากกันสำหรับการควบคุมมือหุ่นยนต์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยทำมาก่อน และเป็นไปตามสาขาใหม่ของการควบคุมร่วมกันในประสาทหุ่นยนต์

หนึ่งในแนวคิดใหม่นี้มาจากวิศวกรรมประสาท การเคลื่อนไหวของนิ้วที่ตั้งใจจะถูกกำหนดโดยการอ่านกิจกรรมของกล้ามเนื้อบนข้อตัดของมือ ผู้ที่มีการตัดมือ จากนั้นจะใช้สำหรับการควบคุมนิ้วแต่ละนิ้วของมือเทียมอัจฉริยะ แนวคิดอื่นมาจากหุ่นยนต์ มือหุ่นยนต์สามารถคว้าและยึดวัตถุได้โดยการบีบ

“เมื่อคุณถือวัตถุในมือของคุณ และมันเริ่มลื่น คุณมีเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีในการตอบสนอง” ออเด บิลลาร์ด อธิบาย ซึ่งเป็นผู้นำของ EPFL’s Learning Algorithms and Systems Laboratory “มือหุ่นยนต์มีความสามารถในการตอบสนองภายใน 400 มิลลิวินาที โดยมีเซ็นเซอร์แรงกดที่นิ้วทั้งหมด มันสามารถตอบสนองและทำให้วัตถุเสถียรก่อนที่สมองจะรับรู้ว่าวัตถุกำลังลื่น”

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเรียนรู้ของอัลกอริทึมในการถอดรหัสความตั้งใจของผู้ใช้ และจากนั้นจะแปลเป็นการเคลื่อนไหวของนิ้วของมือเทียมอัจฉริยะ เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ผู้ที่มีการตัดมือจะต้องฝึกอัลกอริทึมที่ใช้การเรียนรู้ของเครื่องโดยการทำการเคลื่อนไหวมือหลายครั้ง เซ็นเซอร์จะถูกใช้บนข้อตัดของมือ และสามารถตรวจจับกิจกรรมของกล้ามเนื้อได้ อัลกอริทึมจะเรียนรู้และเชื่อมโยงการเคลื่อนไหวมือและกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่สอดคล้องกัน ในที่สุด อัลกอริทึมจะทราบการเคลื่อนไหวนิ้วที่ตั้งใจของผู้ใช้ และจากนั้นสามารถควบคุมนิ้วแต่ละนิ้วบนมือเทียมอัจฉริยะได้

เคที จูอัง เป็นผู้เขียนหลักของการเผยแพร่ เธอพูดถึงอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง

“เนื่องจากสัญญาณกล้ามเนื้อสามารถมีเสียงรบกวนได้ เราจึงต้องการอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องที่สามารถดึงกิจกรรมที่มีความหมายออกจากกล้ามเนื้อเหล่านั้นและตีความเป็นการเคลื่อนไหว” เธอกล่าว

นักวิทยาศาสตร์จากนั้นได้สร้างอัลกอริทึมเพื่อให้เมื่อผู้ใช้พยายามคว้าวัตถุ การทำงานอัตโนมัติของหุ่นยนต์จะเริ่มต้น อัลกอริทึมจะส่งสัญญาณไปยังมือเทียมอัจฉริยะเพื่อจะบีบและคว้าเมื่อวัตถุเข้าสัมผัสกับเซ็นเซอร์ ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวของมือเทียมอัจฉริยะ นักวิทยาศาสตร์สร้างระบบใหม่นี้ขึ้นจากการปรับเปลี่ยนจากการศึกษาก่อนหน้านี้ ในการศึกษานั้น หุ่นยนต์แขนได้รับการออกแบบให้สามารถระบุรูปร่างของวัตถุและคว้าได้ โดยอาศัยข้อมูลสัมผัสเท่านั้น และไม่พึ่งพาสัญญาณภาพ

ยังมีความท้าทายอยู่ข้างหน้าอยู่ก่อนที่เทคโนโลยีนี้จะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและกลายเป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพทางการค้าสำหรับผู้ที่มีการตัดมือที่กำลังมองหามือเทียมอัจฉริยะ แต่เทคโนโลยีนี้เป็นก้าวสำคัญในด้านนี้ และจะยังคงผลักดันแนวคิดในการรวมมนุษย์และหุ่นยนต์ ในปัจจุบัน อัลกอริทึมยังคงถูกทดสอบบนหุ่นยนต์

“แนวทางของเราในการควบคุมมือหุ่นยนต์แบบแบ่งปันสามารถใช้ได้ในหลาย ๆ การใช้งานประสาทหุ่นยนต์ เช่น มือเทียมอัจฉริยะและอินเทอร์เฟซเครื่องจักรสมอง-เครื่องจักร เพิ่มผลกระทบทางคลินิกและความสามารถในการใช้งานของอุปกรณ์เหล่านี้” ซิลเวสโตร์ มิเซรา อธิบาย ซึ่งเป็นประธานของ EPFL’s Bertarelli Foundation Chair in Translational Neuroengineering และเป็นศาสตราจารย์ด้านไบโออิเล็กทรอนิกส์ที่ Scuola Superiore Sant’Anna