Oamenii de știință au dezvoltat un copilot AI pentru mâinile bionice protetice

Gestionarea fiecărui deget în parte poate, cu ajutorul senzorilor potriviți, să simplifice problemele de control ale mâinilor bionice. Progresele tehnologice recente au permis ca mâinile bionice moderne să se apropie considerabil de funcționalitatea, dexteritatea și libertatea de mișcare ale mâinilor naturale. Cu toate acestea, mulți dintre cei care au testat aceste mâini bionice avansate au decis să nu le folosească. „Până la 50% dintre persoanele cu amputații ale membrelor superioare renunță la aceste proteze și nu le mai folosesc niciodată,” afirmă Jake George, inginer în domeniul electric și computerizat la Universitatea din Utah.

Principalul impediment în utilizarea mâinilor bionice, explică George, este dificultatea de control. „Obiectivul nostru a fost să facem aceste brațe bionice mai intuitive, astfel încât utilizatorii să își poată desfășura activitățile fără a fi nevoie să se gândească la asta,” spune George. Pentru a realiza acest lucru, echipa sa a dezvoltat un copilot AI pentru mâna bionică.

Problemele de control ale mâinilor bionice provin în mare parte din lipsa lor de autonomie. Prinderea unui pahar de hârtie fără a-l strivi sau prinderea unei mingi în zbor par acțiuni extrem de simple, deoarece mișcările noastre naturale se bazează pe un sistem complex de reflexe și bucle de feedback. Când un obiect pe care îl ții începe să alunece, micile mecanoreceptori din vârfurile degetelor trimit semnale către sistemul nervos care face ca mâna să strângă mai tare. Acest lucru se întâmplă în doar 60-80 de milisecunde — înainte chiar să observi conștient. Acest reflex este doar una dintre multele modalități prin care creierul tău te asistă automat în sarcini care necesită dexteritate.

Cele mai multe mâini bionice disponibile comercial nu dispun de acest reflex autonom încorporat — totul trebuie controlat de utilizator, ceea ce le face extrem de dificil de utilizat. Pentru a înțelege cât de greu este acest lucru, ar trebui să îți imaginezi că încerci să ajustezi precis poziția a 27 de articulații majore și să alegi forța adecvată de aplicare cu fiecare dintre cele 20 de mușchi prezente într-o mână naturală.

În majoritatea cazurilor, utilizatorii controlau mâinile bionice printr-o aplicație unde puteau alege tipuri de prindere prestabilite și ajusta forțele aplicate de diferiți actuatori. O alternativă ceva mai naturală este electromiografia, unde semnalele electrice de la mușchii rămași sunt transformate în comenzi pe care mâna bionică le urmează. Dar nici aceasta nu a fost perfectă. „Pentru a prinde obiectul, trebuie să te îndrepți către el, să îți flexezi mușchii și apoi efectiv să stai acolo concentrat să îți menții mușchii în aceeași poziție exactă pentru a păstra aceeași prindere,” explică Marshall Trout, cercetător la Universitatea din Utah și autor principal al studiului.

Pentru a construi mâna lor bionică „intuitivă”, George, Trout și colegii lor au început prin a o echipa cu senzori personalizați.

Cercetătorii și-au început lucrul luând una dintre mâinile bionice disponibile comercial și înlocuind vârfurile degetelor cu senzori de presiune și proximitate înveliți în silicon. Aceasta a permis mâinii să detecteze când se apropie de un obiect și să măsoare precis forța necesară pentru a-l ține fără să îl strângă prea tare.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România