3D-trykt protetisk hånd kan gætte, hvordan folk spiller rock, papir, saks

En ny 3D-trykt protetisk hånd kan lære brugerens bevægelsesmønstre at hjælpe amputerede patienter med at udføre daglige opgaver, rapporterer en undersøgelse offentliggjort i denne uge i Science Robotics .

At miste et lem, enten ved sygdom eller ulykke, kan præsentere følelsesmæssige og fysiske udfordringer for en amputeret, ødelægger deres livskvalitet. Protetiske lemmer kan være meget nyttige, men er ofte dyre og vanskelige at bruge. Biological Systems Engineering Lab ved Hiroshima University har udviklet en ny 3D-trykt protetisk hånd kombineret med en computergrænseflade, hvilket er deres billigste, letteste model, der er mere reaktiv over for bevægelsesintentioner end tidligere. Tidligere generationer af deres protesehænder er lavet af metal, som er tung og dyr at lave.

Professor Toshio Tsuji fra Graduate School of Engineering, Hiroshima University beskriver mekanismen for denne nye hånd- og computerinterface ved hjælp af et spil "Rock, Papir, Saks. "Bæreren forestiller sig en håndbevægelse, såsom at lave en knytnæve til rock eller et fredsskilt til saks, og computeren fastgjort til hånden kombinerer de tidligere indlærte bevægelser af alle 5 fingre for at foretage denne bevægelse.

"Patienten tænker bare på håndens bevægelse, og derefter flytter robotten automatisk. Robotten er som en del af hans krop. Du kan styre robotten, som du vil. Vi vil kombinere menneskekroppen og maskinen som en levende krop." forklarer Tsuji.

Elektroder i stikket på det protetiske udstyr måler elektriske signaler fra nerver gennem huden - svarende til hvordan et EKG måler pulsen. Signalerne sendes til computeren, som kun tager fem millisekunder at træffe sin beslutning om hvilken bevægelse det skal være. Computeren sender derefter de elektriske signaler til motorerne i hånden.

Det neurale netværk (kaldet Cybernetic Interface), der tillader computeren at "lære, "blev trænet til at genkende bevægelser fra hver af de 5 fingre og derefter kombinere dem i forskellige mønstre for at gøre saks til sten, saml en vandflaske eller for at kontrollere den kraft, der bruges til at give en andens hånd.

"Dette er et af de karakteristiske træk ved dette projekt. Maskinen kan lære enkle grundlæggende bevægelser og derefter kombinere og derefter producere komplicerede bevægelser, "Siger Tsuji.

Hiroshima University Biological Systems Engineering Lab testede udstyret med patienter i Robot Rehabiliteringscenter i Hyogo Institute of Assistive Technology, Kobe. Forskerne samarbejdede også med virksomheden Kinki Gishi om at udvikle stikkontakten til at rumme amputerede patienters arm.

Syv deltagere blev rekrutteret til denne undersøgelse, herunder en amputeret, der havde haft protese i 17 år. Deltagerne blev bedt om at udføre en række opgaver med den hånd, der simulerede dagligdagen, såsom afhentning af små ting, eller knytter deres knytnæve. Nøjagtigheden af ​​protetiske håndbevægelser målt i undersøgelsen for enkelt enkel bevægelse var over 95 procent, og kompliceret, ulærte bevægelser var 93 procent.

Imidlertid, denne hånd er ikke helt klar til alle brugere. Brug af hånden i lang tid kan være belastende for bæreren, da de skal koncentrere sig om håndpositionen for at opretholde den, som forårsagede muskeltræthed. Teamet planlægger at oprette en træningsplan for at udnytte hånden bedst muligt og håber, at det bliver et overkommeligt alternativ på protesemarkedet.