Консалтинговая группа "Текарт" - центр компетенции "Робототехника".

Подробнее...
Основное меню
Категории новостей
Логотип

Управление протезами рук с помощью ультразвуковых датчиков

Для каждого, кто потерял руку, функциональный протез руки приносит огромную пользу в повседневной жизни. Исследователи из Фраунгофера в рамках исследовательского проекта работают над улучшением управления протезами рук вплоть до отдельных пальцев.

В рамках проекта SOMA (в настоящее время находится на стадии лабораторных работ) ученые из Института биомедицинской инженерии Фраунгофера IBMT применили новый подход. Они используют ультразвуковые датчики, которые непрерывно посылают импульсы в мышечную ткань предплечья. В отличие от электрических импульсов, звуковые волны отражаются от тканей. Время распространения отраженных сигналов дает информацию о физической глубине мышечной нити, отражающей соответствующую звуковую волну. Это позволяет детально изучать сокращения мышечной ткани, вызванные нервными стимулами в головном мозге. Это, в свою очередь, позволяет выявлять типичные паттерны активации мышц, которые отражают определенные движения руки или пальцев. Цель проекта состоит в том, чтобы ПО, управляемое искусственным интеллектом, в компактном электронном блоке, надеваемом на тело пациента, взяло на себя задачу идентификации. Электроника может передавать декодированные сигналы в качестве команды на исполнительные механизмы протеза руки, вызывая тем самым движение пальцев протеза. Управляющие команды распознаются, анализируются и передаются в режиме реального времени.

"Управление на основе ультразвука действует с большей чувствительностью и точностью, чем это было бы возможно при использовании электродов. Датчики способны распознавать различные степени свободы, такие как сгибание, разгибание или вращение, - говорит д-р Марк Фурнель, руководитель группы "Sensors & Actuators" в Fraunhofer IBMT, который отвечает за разработку ультразвуковых датчиков SOMA в рамках проекта.

Для достижения высокой точности и надежности пьезоэлектрические звуковые преобразователи посылают импульсы в мышечную ткань десятки раз в секунду с частотой от 1 до 4 МГц. Кроме того, не менее 20 датчиков соединены между собой. Помимо информации о глубине, каждый датчик передает данные о положении мышечной нити, которая только что послала ответный сигнал. Собранные данные о местоположении и глубине сигналов предварительно сортируются, прежде чем ИИ приступит к работе. "Затем ИИ должен проанализировать ультразвуковые сигналы, определить паттерн активации, преобразовать его в управляющую команду и отправить ее на соответствующий палец протеза. С технической точки зрения ИИ анализирует амплитуду и временной профиль электрических напряжений, которые подает каждый модуль датчика", - поясняет Фурнель.

Датчики интегрированы в браслет, который впоследствии может быть интегрирован в протез руки. Чтобы правильно связать мышечные сигналы с нужным пальцем и желаемым движением, испытуемые должны пройти короткую тренировку, в ходе которой они пытаются двигать различными частями кисти и пальцами. Сформированные таким образом паттерны активности сохраняются в системе в качестве базового эталона. Таким образом, можно установить связь между соответствующим пальцем или частью руки и желаемым движением. Сообщается, что обучение занимает несколько минут.

Андреас Шнайдер-Иккерт, руководитель проекта в подразделении "Active Implants" и менеджер по инновациям в Fraunhofer IBMT, говорит: "Испытания на испытуемых показали, что технология работает. Она очень проста в использовании и неинвазивна. Сейчас мы работаем над тем, чтобы сделать систему еще более незаметной".

Работа над SOMA продолжается и после проверки концепции и положительных отзывов испытуемых. На следующем этапе исследователи хотят еще больше улучшить временное разрешение датчиков и уменьшить размеры электроники, чтобы управление протезом было еще более точным и удобным. Браслет с датчиками будет спрятан в манжете протеза руки. Задумываясь об улучшении пригодности протеза для повседневного использования, можно также предположить, что искусственный интеллект и управляющее программное обеспечение в перспективе могут быть интегрированы в смартфон. Например, после декодирования электронным блоком сигналы могут передаваться на смартфон и обратно с помощью Bluetooth.

Теги: протез, ИИ

Комментарии

(0) Добавить комментарий

Ищите команду разработчиков? Не можете найти робота для своих нужд? Пишите нам!

Для обратной связи укажите ваш E-mail, он будет доступен только администратору. Так вы сможете оперативно узнать, когда ответ на ваш вопрос будет опубликован



Новые комментарии

Университет Иннополис разработал VR-тренажёр для работы с роботами
Зайцев Станислав
20.06.2024
05:27:16
Автор цитаты указан не верно, это сказал Зайцев Станислав, старший инженер-программист ,разработчик центра робототехники вот пруфы https://t.me/Pro_XR/37
Civ Robotics выпустила CivDash - решение для автоматизации нанесения дорожной разметки
Гость
13.06.2024
07:59:49
Круто наверное наносить дорожную разметку из балончика )))