Штучна рука з 3D-друком та штучним інтелектом відкриває нові можливості для протезування

У лабораторії біологічних систем університету Хіросіми (Японія) створили нову штучну руку з 3D-друком, яка поєднується зі штучним інтелектом. Ця технологія здатна революціонізувати протезування. Це ще один крок у напрямку об’єднання людського тіла з штучним інтелектом, до чого ми вже рухаємося.

Штучна рука з 3D-друком поєднана з комп’ютерним інтерфейсом, що створило найлегшу та найдешевшу модель. Ця версія є найреактивнішою до рухових намірів серед усіх попередніх моделей. Раніше подібні пристрої виготовляли з металу, що робило їх важчими та дорожчими. Ця нова технологія працює завдяки нейронній мережі, яка навчається розпізнавати певні сигнали, які інженери назвали “м’язовими синергіями”.

Штучна рука має п’ять незалежних пальців, які можуть виконувати складні рухи. За порівняння з попередніми моделями, ці пальці можуть рухатися більш вільно та одночасно. Це дозволяє використовувати руку для виконання завдань, таких як тримання предметів, наприклад, пляшок та олівців. Коли користувач хоче рухати рукою або пальцями у певному напрямку, йому просто потрібно подумати про це. Професор Тошіо Цудзі з університету Хіросіми пояснив, як користувач може контролювати штучну руку.

“Пацієнт просто думає про рух руки, і робот автоматично рухається. Робот є частиною його тіла. Ви можете контролювати робота, як хочете. Ми об’єднаємо людське тіло та машину, як одне ціле.”

Штучна рука працює, коли електроди в протезі вимірюють електричні сигнали, що походять від нервів через шкіру. Це можна порівняти з тим, як працюють ЕКГ та частота серцевих скорочень. Виміряні сигнали надсилаються до комп’ютера протягом п’яти мілісекунд, після чого комп’ютер розпізнає бажаний рух. Потім комп’ютер надсилає сигнал назад до руки.

Є нейронна мережа, яка допомагає комп’ютеру навчитися різним складним рухам, яку назвали “Кібернетичний інтерфейс”. Вона може розрізняти окремі рухи п’яти пальців, щоб виконувати індивідуальні рухи. Професор Цудзі також розповів про цю особливість нової технології.

“Це одна з відмінних особливостей цього проекту. Машина може навчитися простим базовим рухам, а потім поєднувати їх та виконувати складні рухи.”

Технологію протестували серед семи осіб, одна з яких була амpute, який носив протез протягом 17 років. Пацієнти виконували повсякденні завдання та мали рівень точності 95% для простих рухів та 93% для складних рухів. Протези, які використовувалися під час цього тесту, були навчені лише п’яти різним рухам для кожного пальця; у майбутньому можна буде навчити їх виконувати ще більш складні рухи. За допомогою цих п’яти навчених рухів амpute-пацієнт міг піднімати та ставити предмети, такі як пляшки та блокноти.

Є багато можливостей для цієї технології. Вона може знизити вартість та забезпечити амpute-пацієнтам дуже функціональні штучні руки. Однак залишаються деякі проблеми, такі як м’язова втома та здатність програмного забезпечення розпізнавати складні рухи.

Цю роботу виконано лабораторією біологічних систем університету Хіросіми разом з пацієнтами з центру реабілітації робототехніки в інституті допоміжних технологій Хьоґо, Кобе. Компанія Кінкі Гіші була відповідальною за створення сокету, який використовувався на руці амpute-пацієнта.