Първата по рода си роботизирана ръка работи без мозъчен имплант
Първите експерименти на учени, използващи неинвазивен интерфейс с висока точност за управление на роботизирана ръка, са успешни. В бъдеще изследователите се стремят да усъвършенстват технологията, за да я направят по-широко достъпна.
Роботизираните оръжия и други роботизирани инструменти може да звучат като футуристично развитие, но те съществуват от години, помагайки както на хирурзи, така и на инженери.
По-рядко обаче са протетичните роботизирани ръце, които позволяват на хората, загубили крайник, да си възвърнат свободата на движение.
Един мъж от Флорида попадна в заглавията през 2018 г., след като получи модулен протезен крайник - роботизирана ръка, която да замести ръката, която загуби през 2007 г. заради рак.
Човекът може да контролира своята роботизирана ръка благодарение на „пренасочване“ на определени нервни окончания, но до този момент тази протеза - разработена от учени от университета „Джон Хопкинс“ в Балтимор, MD - не е достъпна за други хора, които също може да се нуждаят от нея.
Друг проект - от университета в Чикаго в Илинойс - тества прототип на протезни ръце върху маймуни резус макак. Всички животни са спасени с ампутации на крайници поради тежки наранявания и те са в състояние да контролират своите протезни крайници благодарение на специални мозъчни импланти.
Сега изследователи от университета Карнеги Мелън в Питсбърг, Пенсилвания и Университета на Минесота в Минеаполис за първи път са успели да използват неинвазивен интерфейс мозък-компютър за управление на роботизирана ръка. Учените съобщават за успеха си в изследване, което се появява в списанието Научна роботика.
Силно подобрена технология
Проф. Бин Хе от Carnegie Mellon ръководи изследователския екип, който използва интерфейс, който не изисква мозъчен имплант - което е инвазивна процедура - за координиране на движенията на роботизирана ръка.
Проф. Той и колегите му искат да разработят високоточен, неинвазивен метод за свързване на мозъка и гъвкаво протезиране, защото поставянето на мозъчни импланти се нуждае не само от високо хирургично умение и прецизност, но и от много пари, тъй като имплантите са скъпи. Нещо повече, мозъчните импланти идват с редица рискове за здравето, включително инфекция.
Всички тези аспекти са допринесли за малкия брой хора, получаващи роботизирани протези, така че учените от Carnegie Mellon и Университета в Минесота се опитват да обърнат плочите, като разработват неинвазивна технология.
И все пак има много предизвикателства при това, особено фактът, че предишните интерфейси мозък-компютър не са в състояние да декодират надеждно невронни сигнали от мозъка и следователно не могат да контролират роботизираните крайници гладко в реално време.
„Има голям напредък в контролираните от ума роботизирани устройства, използващи мозъчни импланти. Това е отлична наука “, отбелязва проф. Хе, коментирайки предишни стъпки за намиране на„ надеждна “технология.
„Но неинвазивността е крайната цел. Напредъкът в невронното декодиране и практическата полезност на неинвазивния роботизиран контрол на ръката ще имат големи последици върху евентуалното развитие на неинвазивни невророботи “, добавя той.
В настоящия си проект проф. Той и екипът използваха специализирани техники за засичане и машинно обучение, за да „изградят“ надеждна „връзка“ между мозъка и роботизираната ръка.
Неинвазивният интерфейс мозък-компютър на екипа успешно декодира невронни сигнали, позволявайки на човек за първи път да управлява роботизирана ръка в реално време, като му инструктира непрекъснато и плавно да следва движенията на курсора на екрана.
Проф. Той и колегите му показаха, че техният подход - който включва по-голямо количество обучение на потребителите, както и подобрен метод за „превод“ на невронни сигнали - подобрява обучението на мозъка и компютъра с приблизително 60%. Освен това подобри непрекъснатото проследяване на курсора на роботизираната ръка с над 500%.
Досега изследователите са тествали своята иновативна технология в сътрудничество с 68 трудоспособни участници, които са участвали в до 10 сесии всяка. Успехът на тези предварителни изпитания даде на учените надежда, че в крайна сметка ще успеят да донесат тази технология на хората, които се нуждаят от нея.
„Въпреки техническите предизвикателства, използващи неинвазивни сигнали, ние сме напълно ангажирани да предоставим тази безопасна и икономична технология на хората, които могат да се възползват от нея“, казва проф. Хе.
„Тази работа представлява важна стъпка в неинвазивните интерфейси мозък-компютър, технология, която някой ден може да се превърне в всеобхватна помощна технология, помагаща на всички, като смартфоните.“
Проф. Бин Хе
