DARPA tworzy rękę robota, która może naprawdę poczuć

Science fiction od dawna obiecuje nam protezy kończyn, które mogą sprostać lub przewyższyć możliwości ich odpowiedników z krwi i kości. Gry wideo i filmy takie jak Deus Ex Deus Ex: The Fall Is Out. Czy to jest dobre? Deus Ex: The Fall Is Out. Czy to jest dobre? Czy ta gra oddaje chwałę dawnych gier, czy może upada? a ja, Robot, wycisnąłem wiele kilometrów z tego tropu. Jednak przez wiele lat ten pomysł był trochę chory żartem dla prawdziwych amputowanych, którzy często utknęli za pomocą prostych mechanicznych pazurów.

Wreszcie technologia zaczęła nadążać za wizją science fiction. W tym tygodniu, DARPA ogłosił nowy przełom, który zapewnia naturalny dotyk tych mechanicznych kończyn.

Zaawansowana technologia

W przypadku nóg zamienniki są już dość wyrafinowane. Oto protetyk Hugh Herr Jak bionika przedłuży i ulepszy twoje życie Jak bionika przedłuży i ulepszy twoje życie Myśl o potoku science fiction jest często postrzegana jako złowroga. Jednak w prawdziwym świecie technologie bioniczne mogą przedłużyć i ulepszyć twoje życie. popisując się wyrafinowanymi robotycznymi nogami, które pozwalają użytkownikom chodzić, biegać, skakać, a nawet tańczyć, całkowicie naturalnie.

Niestety broń okazała się trudniejszym wyzwaniem. Nogi pełnią dobrze zdefiniowaną funkcję: utrzymuj użytkownika w pozycji pionowej podczas ruchu. Ten cel jest tak prosty, że kończyna zwykle może wywnioskować, czego potrzebuje, z kontekstu, używając tylko kilku czujników. Przeciwnie, używamy broni do wszelkiego rodzaju rzeczy, co znacznie utrudnia ich kontrolę.

Wczesne roboty kończyny miały tylko kilka stopni swobody - może łokieć, obracający się nadgarstek i mechanizm chwytający. Można je kontrolować za pomocą, powiedzmy, przycisków wewnątrz buta. Działa to w przypadku niektórych rzeczy - trzymania przedmiotu lub nawet drżenia rąk - ale nie powiedzie się w przypadku bardziej niezwykłych lub delikatnych zadań. Ponieważ robotyka stała się bardziej wyrafinowana. 5 zaawansowanych robotów humanoidalnych, które musisz zobaczyć, aby uwierzyć. 5 zaawansowanych robotów humanoidalnych, które musisz zobaczyć, aby uwierzyć. Odliczamy jedne z najbardziej imponujących humanoidalnych robotów, jakie kiedykolwiek stworzono. Przyszłość robotyki nadchodzi i jest bardziej dziwna niż kiedykolwiek. , metody kontroli tych broni zostały zmuszone do poprawy.

Jednym z głównych innowatorów w tej dziedzinie jest DARPA, oddział DoD, który bada futurystyczne technologie, opracowując protetykę dla poszkodowanych weteranów. Oto jedno z ich najnowszych prototypowych ramion, które jest tak silne i prawie tak sprawne jak prawdziwa ludzka kończyna.

Oczywiście nie można tego kontrolować za pomocą przycisków w butach! Dwie podstawowe nowoczesne techniki kontroli obejmują bezpośrednie połączenie z układem nerwowym Podłączanie mózgu i ciała - Przyszłość implantowanych komputerów Podłączanie mózgu i ciała - Przyszłość implantowanych komputerów Przy obecnym trendzie innowacji technicznych i postępu, teraz jest dobry moment na poznanie najnowocześniejszych technologii komputerowo-ludzkich. .

Ukierunkowane odnowienie działa poprzez przecięcie nerwów napędzających brakującą kończynę i skierowanie ich do tkanki mięśniowej klatki piersiowej. Następnie, gdy użytkownik próbuje poruszać różnymi stawami w ramieniu, drobne fragmenty mięśni klatki piersiowej wyginają się. Te zgięcia można wykryć i wykorzystać do sterowania ramieniem. W przypadku użytkowników, którym pozostała znaczna część ramienia, może być również możliwe wyprostowanie pozostałych mięśni bez operacji.

Oto Miles O'Brian z PBS testujący ramię DARPA przy użyciu tej techniki:

Inną opcją jest elektrody mózgowe. W ramach tej procedury użytkownik przechodzi operację w celu wszczepienia układu elektrod o długości kilku milimetrów w obszar mózgu zaangażowany w kontrolowanie rąk. Układ elektrod ma setki pojedynczych elektrod, z których każda rejestruje różne wzory neuronów. Algorytm uczenia maszynowego 4 Algorytmy uczenia maszynowego, które kształtują twoje życie 4 Algorytmy uczenia maszynowego, które kształtują twoje życie Być może nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale uczenie maszynowe jest już wokół ciebie i może wywrzeć zaskakujący wpływ na twoje życie. Nie wierzysz mi? Możesz być zaskoczony. można wyszkolić na podstawie tych danych, aby umożliwić ramieniu interpretację woli użytkownika i odpowiednie działanie.

Touchy Technology

Niestety, samo to nie wystarczy, aby naturalnie kontrolować kończynę. Ludzie polegają na zmysłach dotyku i ułożeniu kończyn (propriocepcji) w celu wykonania niemal każdego zadania. Będąc zmuszonym polegać tylko na informacjach wizualnych, nasze kończyny są niezdarne i nieporęczne.

Jak dodać poczucie dotyku ramienia robota??

Czujniki są łatwe, ale dostarczenie informacji z powrotem do ciała jest trudne. Jedną z opracowywanych technologii jest mocowanie elektrod do wiązek nerwowych w pozostałej kończynie. Niestety ogranicza to liczbę kanałów dotykowych do zaledwie kilku - informacje zwrotne są stosunkowo surowe. Oto znowu Miles O'Brian, przeprowadzający wywiad ze amputacją, której implantowano te elektrody.

Innym podejściem, z którym ostatnio dokonał przełom DARPA, jest powrót do mózgu i użycie elektrod w celu jego stymulacji, “zamykanie pętli” dzięki czemu ramię może być kontrolowane, a jego czujniki odczuwalne, poprzez bezpośredni interfejs neuronowy. Jest to o wiele bardziej naturalne i bardziej drobnoziarniste, niż było to możliwe wcześniej.

Zgodnie z zapowiedziami DARPA, użytkownik, 28-letni quadriplegik, był w stanie bardzo precyzyjnie wyczuć i kontrolować robotyczną kończynę, używając wszczepionego do mózgu układu elektrod. Użytkownik, który miał zasłonięte oczy, był w stanie określić, który palec został dotknięty z niemal idealną dokładnością, i poinformował, że czuł, jakby jego własne organiczne palce były stymulowane. To był pierwszy raz, kiedy mógł poczuć palce od ponad dziesięciu lat.

Był nawet w stanie, gdy badacze dotknęli dwóch palców, aby zauważyć, że coś jest nie tak, i zapytał, czy próbują zrobić z niego lewę. Wskazuje to na dokładność tego syntetycznego zmysłu dotyku. W niezbyt odległej przyszłości, bardziej wyrafinowane implanty mózgu Kontrola mózgu światłem: to możliwe dzięki optogenetyce Kontrola mózgu światłem: to możliwe dzięki optogenetyce W ciągu ostatnich kilku lat pojawia się nowa technika zwana „optogenetyką”, która może pomóc naukowcom odkryć sekrety mózgu (i leczyć jego zaburzenia) w zupełnie nowy sposób. może umożliwić użytkownikom wykonywanie skomplikowanych zadań, takich jak składanie origami lub gra na instrumencie muzycznym.

Ścieżka do rynku

Niestety, droga od sukcesu w laboratorium do zmiany życia osób po amputacji jest długa. Podczas gdy tego rodzaju nowatorskie badania są ekscytujące, wiele osób po amputacji wciąż żyje z prostymi, mechanicznymi protezami typu split-hook. Te proste systemy zostały pierwotnie opracowane podczas wojny domowej i od tego czasu niewiele się rozwinęły. Przepaść między tym, co jest możliwe, a tym, czego ludzie używają, jest ogromna. Minie jeszcze kilka lat, zanim większość amputowanych będzie w stanie wypełnić lukę.

Co sądzisz o tej technologii? Czy ty lub ktoś bliski nie masz kończyny? Jakiego rodzaju protezy używasz? Podziel się swoimi historiami w komentarzach.

Kredyty obrazkowe: ramię robota firmy Ociacia za pośrednictwem Shutterstock