Самообучаемая бионическая рука может стать основой нового поколения протезов

Ученые из Имперского колледжа в Лондоне и университета Геттингена использовали технологию машинного обучения, чтобы усовершенствовать возможности протеза руки и сделать движения более естественными.

После испытания своих прототипов на пяти пациентах они обнаружили, что новый протез на основе машинного обучения действовал намного лучше, чем доступные в настоящее время технологии, обеспечивая естественные, плавные движения.

Новая бионическая рука использует человеко-машинный интерфейс, который интерпретирует намерения пациента и отправляет команды на протез, содержащий восемь электродов. Они фиксируют и усиливают слабые электрические сигналы от оставшейся части ампутированной конечности, затем отправляют их в мини-компьютер, который также находится в протезе.

Мини-компьютер запускает алгоритм машинного обучения для интерпретации сигналов, прежде чем давать команды двигателям для перемещения руки в желаемую пациентом сторону.

Испытатели обнаружили возможность легко повернуть запястье и открывать кисти рук одновременно или по отдельности. Они также обнаружили, что движение было гораздо более естественным, чем с обычными бионическими конечностями.

В дополнение к новым функциям пациенты также могли контролировать скорость индивидуального движения независимо от других движений. Например, можно поворачивать руку медленно, но одновременно быстро раскрывая ее кисть. Исследователи говорят, что это важнейший компонент для естественности движений.

Перед применением пациент проходит обучение с бионической рукой, поэтому алгоритм машинного обучения может «учиться» интерпретировать уникальные электронные сигналы. Ученые-разработчики надеются устранить эту необходимость в будущих прототипах, без ущерба для персонализации под конкретного пациента.

«Новая бионическая рука является не только более естественной, но и превосходной с точки зрения функциональности в повседневной жизни, в сравнении с имеющимися сейчас аналогами у пациентов. После этого клинического исследования, мы надеемся, что она станет доступной для пациентов в течение трех лет,» - говорит профессор Фарина.

Исследователи в настоящее время работают над тем, чтобы расширить возможности контроля над рукой, в том числе они хотят получить способность перемещения отдельных пальцев и устранить необходимость использования электродов за счет передачи сигналов без проводов, внутри тела пациента.