Осязание роботов и протезов рук может быть таким же быстрым, как у людей
Эта технология может быть использована для восстановления утраченной функциональности у пациентов после инсульта.
Исследования, проведенные в Университете Уппсалы и Каролинском институте, могут проложить путь к созданию протеза руки и робота, которые смогут чувствовать прикосновения, как человеческая рука. Их исследование было опубликовано в журнале Наука Эта технология также может быть использована для восстановления утраченных функциональных возможностей пациентов после инсульта.
“Наша система может определить, с каким типом объекта она сталкивается, так же быстро, как человек с завязанными глазами, просто ощупав его и решив, является ли это, например, теннисным мячом или яблоком”, – говорит Жибин Чжан, доцент кафедры электротехники Университета Уппсалы.
Он и его коллега Либо Чен провели исследование в тесном сотрудничестве с исследователями из отдела сигналов и систем Университета Уппсалы, которые предоставили экспертизу в области обработки данных и машинного обучения, а также с группой исследователей из департамента нейробиологии, медицинских наук и общества, отделения нейрогериатрии Каролинского института.
Черпая вдохновение в нейронауке, они разработали искусственную тактильную систему, имитирующую реакцию нервной системы человека на прикосновение. Система использует электрические импульсы, которые обрабатывают динамическую тактильную информацию таким же образом, как и нервная система человека. “Благодаря этой технологии протез руки будет ощущаться как часть тела владельца”, – объясняет Чжан.
Искусственная система состоит из трех основных компонентов: электронной кожи (e-skin) с датчиками, которые могут определять давление при прикосновении; набора искусственных нейронов, преобразующих аналоговые сигналы прикосновения в электрические импульсы; и процессора, который обрабатывает сигналы и идентифицирует объект. В принципе, он может научиться идентифицировать неограниченное количество объектов, но в своих тестах исследователи использовали 22 различных объекта для захвата и 16 различных поверхностей для прикосновения.
“Мы также рассматриваем возможность разработки системы, позволяющей ей чувствовать боль и тепло. Она также должна быть способна определять, к какому материалу прикасается рука, например, к дереву или металлу”, – говорит доцент Либо Чен, возглавлявший исследование.
По мнению исследователей, взаимодействие между людьми и роботами или протезами рук может стать более безопасным и естественным благодаря тактильной обратной связи. Протезам также можно придать способность обращаться с предметами с той же ловкостью, что и человеческой руке.
“Кожа содержит миллионы рецепторов. Современная технология e-skin не может обеспечить достаточное количество рецепторов, но эта технология делает это возможным, поэтому мы хотели бы создать искусственную кожу для целого робота”, – говорит Чен.
Эта технология также может быть использована в медицине, например, для мониторинга двигательных нарушений, вызванных болезнями Паркинсона и Альцгеймера, или для оказания помощи пациентам в восстановлении утраченных функциональных возможностей после инсульта.
“Технология может быть доработана, чтобы определить, собирается ли пациент упасть. Затем эта информация может быть использована для внешней стимуляции мышц, чтобы предотвратить падение, или для того, чтобы вспомогательное устройство включилось и предотвратило его”, – говорит Чжан.
