Prvovrstna robotska roka deluje brez možganskega vsadka
Prvi poskusi znanstvenikov z uporabo neinvazivnega vmesnika z visoko natančnostjo za nadzor robotske roke so bili uspešni. V prihodnosti si raziskovalci prizadevajo izpopolniti tehnologijo, da bi postala širše dostopna.
Robotsko orožje in drugi robotski instrumenti se morda slišijo kot futuristični razvoj, vendar obstajajo že leta in pomagajo tako kirurgom kot inženirjem.
Manj pogoste pa so protetične robotske roke, ki ljudem, ki so izgubili okončino, omogočajo, da si povrnejo svobodo gibanja.
En moški s Floride je na naslovnice naslovil leta 2018, potem ko je prejel modularni protetični ud - robotsko roko, ki je nadomestila roko, ki jo je leta 2007 izgubil zaradi raka.
Človek lahko nadzoruje svojo robotsko roko zahvaljujoč "preusmeritvi" nekaterih živčnih končičev, vendar doslej ta proteza, ki so jo razvili znanstveniki z univerze Johns Hopkins v Baltimoru, ni na voljo drugim, ki bi jo prav tako potrebovali.
V drugem projektu Univerze v Chicagu v Illinoisu so testirali prototipe protetičnih rok na opicah rezus makake. Vse živali so rešene z amputacijami okončin zaradi hudih poškodb, protetične okončine pa lahko nadzirajo s pomočjo posebnih možganskih vsadkov.
Zdaj so raziskovalci z univerze Carnegie Mellon v Pittsburghu v zvezni državi PA in Univerze v Minnesoti v Minneapolisu prvič uspeli uporabiti neinvaziven vmesnik možgan-računalnik za nadzor robotske roke. Znanstveniki poročajo o svojem uspehu v študijskem članku, ki je objavljen v reviji Znanost robotika.
Močno izboljšana tehnologija
Profesor Bin He iz Carnegie Mellon vodi raziskovalno skupino, ki je za usklajevanje gibov robotske roke uporabljala vmesnik, ki ne zahteva možganskega vsadka - kar je invaziven postopek.
Profesor on in njegovi kolegi želijo razviti visoko natančno neinvazivno metodo povezovanja možganov in fleksibilne protetike, ker vstavljanje možganskih vsadkov ne zahteva le visoke kirurške spretnosti in natančnosti, temveč tudi veliko denarja, saj so vsadki dragi. Poleg tega možganski vsadki predstavljajo številna zdravstvena tveganja, vključno z okužbo.
Vsi ti vidiki so prispevali k majhnemu številu ljudi, ki prejemajo robotsko protetiko, zato si znanstveniki iz Carnegie Mellon in Univerze v Minnesoti prizadevajo, da bi z neinvazivnimi tehnologijami spremenili tabele.
Kljub temu je pri tem veliko izzivov, zlasti dejstvo, da prejšnji vmesniki med možgani in računalnikom ne morejo zanesljivo dekodirati nevronskih signalov iz možganov in zato v realnem času ne morejo gladko nadzorovati robotskih udov.
»Pri umsko nadzorovanih robotskih napravah, ki uporabljajo možganske vsadke, je prišlo do velikega napredka. To je odlična znanost, "ugotavlja prof. He in komentira prejšnje korake k iskanju" zanesljive "tehnologije.
»Toda neinvaziven je končni cilj. Napredek nevronskega dekodiranja in praktična korist neinvazivnega robotskega nadzora roke bosta imela velike posledice na morebiten razvoj neinvazivnih nevrorobotikov, «dodaja.
V svojem trenutnem projektu sta prof. He in ekipa s specializiranimi tehnikami zaznavanja in strojnega učenja "vzpostavila" zanesljivo "povezavo" med možgani in robotsko roko.
Neinvazivni vmesnik ekipe možgani-računalnik je uspešno dekodiral nevronske signale, kar je človeku omogočilo, da prvič v realnem času nadzoruje robotsko roko in ji naroči, naj neprekinjeno in gladko spremlja premike kurzorja na zaslonu.
Profesor He in sodelavci so pokazali, da je njihov pristop, ki je vključeval večje število uporabniškega usposabljanja in izboljšano metodo "prevajanja" nevronskih signalov, izboljšal učenje vmesnikov med možgani in računalnikom za približno 60%. Prav tako je za več kot 500% izboljšal neprekinjeno sledenje kurzorja robotski roki.
Doslej so raziskovalci svojo inovativno tehnologijo preizkusili v sodelovanju 68 sposobnih udeležencev, ki so sodelovali na do 10 sejah. Uspeh teh predhodnih poskusov je znanstvenikom dal upanje, da bodo sčasoma lahko to tehnologijo predstavili posameznikom, ki jo potrebujejo.
"Kljub tehničnim izzivom, ki uporabljajo neinvazivne signale, smo v celoti zavezani, da bomo to varno in ekonomično tehnologijo približali ljudem, ki bi lahko od tega imeli koristi," pravi prof.
"To delo predstavlja pomemben korak v neinvazivnih vmesnikih možgan-računalnik, tehnologija, ki bo nekega dne lahko postala razširjena podporna tehnologija, ki bo pomagala vsem, kot so pametni telefoni."
Prof. Bin He
