Ensiluokkainen robotti käsivarsi toimii ilman aivoimplanttia
Tutkijoiden ensimmäiset kokeet, jotka käyttävät ei-invasiivista, huipputarkkaa rajapintaa robotin käsivarren hallitsemiseksi, ovat onnistuneet. Tulevaisuudessa tutkijat pyrkivät parantamaan tekniikkaa sen laajemman saatavuuden saavuttamiseksi.
Robotti-aseet ja muut robotti-instrumentit saattavat kuulostaa futuristiselta kehitykseltä, mutta ne ovat olleet olemassa jo vuosia, ja ne ovat auttaneet sekä kirurgeja että insinöörejä.
Vähemmän yleisiä ovat kuitenkin proteettiset robotti-aseet, jotka antavat raajan menettäneille ihmisille mahdollisuuden saada liikkumisvapaus.
Yksi floridalainen mies pääsi otsikoihin vuonna 2018 saatuaan modulaarisen proteettisen raajan - robotti-käsivarren korvaamaan käsivarren, jonka hän menetti syövän vuoksi vuonna 2007.
Mies voi hallita robottikäsiään tiettyjen hermopäätteiden "uudelleenohjauksen" ansiosta, mutta toistaiseksi tätä proteettia, jonka ovat kehittäneet Baltimoren Johns Hopkinsin yliopiston tutkijat, MD, ei ole muiden ihmisten saatavilla, jotka saattavat myös tarvita sitä.
Toinen projekti - Chicagon yliopistosta Illinoisissa - on testannut proteesivarsien prototyyppejä reesusmakakilla. Kaikki eläimet pelastavat raajojen amputaatioilla vakavien vammojen takia, ja ne pystyvät hallitsemaan proteesiraajojaan erityisten aivoimplanttien ansiosta.
Nyt tutkijat Carnegie Mellonin yliopistosta Pittsburghissa PA: ssa ja Minnesotan yliopistossa Minneapolisissa ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa käyttämään ei-invasiivista aivotietokoneliitäntää robotin käsivarren ohjaamiseen. Tutkijat raportoivat menestyksestään lehdessä ilmestyvässä opinnäytetyössä Tiederobotiikka.
Parannettu tekniikka
Carnegie Mellonin professori Bin Hän johtaa tutkimusryhmää, joka käytti rajapintaa, joka ei vaadi aivoimplanttia - mikä on invasiivista menettelyä - robotin käsivarren liikkeiden koordinoimiseksi.
Professori Hän ja hänen kollegansa haluavat kehittää erittäin tarkan, ei-invasiivisen menetelmän aivojen ja joustavan proteesin yhdistämiseksi, koska aivojen implanttien asettaminen vaatii paitsi korkeaa kirurgista taitoa ja tarkkuutta myös paljon rahaa, koska implantit ovat kalliita. Lisäksi aivojen implantteihin liittyy useita terveysriskejä, mukaan lukien infektiot.
Kaikki nämä näkökohdat ovat vaikuttaneet robottiproteesien saaneiden ihmisten vähäiseen määrään, joten Carnegie Mellonin ja Minnesotan yliopiston tutkijat ovat pyrkineet kääntämään pöytiä kehittämällä ei-invasiivista tekniikkaa.
Silti tällä on monia haasteita, varsinkin se, että aiemmat aivojen ja tietokoneiden rajapinnat eivät kykene purkamaan aivojen hermosignaaleja luotettavasti eivätkä siten voi hallita robottijohtoja sujuvasti, reaaliajassa.
"Aivojen implantteja käyttävien mieliohjattujen robottilaitteiden käytössä on tapahtunut merkittäviä edistysaskeleita. Se on erinomaista tiedettä ", toteaa professori. Hän kommentoi aiempia toimia kohti luotettavan tekniikan löytämistä.
"Mutta ei-invasiivinen on perimmäinen tavoite. Neuraalisen dekoodauksen edistymisellä ja ei-invasiivisen robottivarren ohjauksen käytännön hyödyllisyydellä on merkittäviä vaikutuksia ei-invasiivisen neurorobotiikan mahdolliseen kehitykseen ", hän lisää.
Nykyisessä projektissaan professori hän ja tiimi käyttivät erikoistuneita tunnistus- ja koneoppimistekniikoita "rakentamaan" luotettavan "yhteyden" aivojen ja robottivarren välille.
Joukkueen ei-invasiivinen aivotietokone-käyttöliittymä dekoodasi onnistuneesti hermosignaalit, jolloin henkilö pystyi ensimmäistä kertaa hallitsemaan robottiosaa reaaliajassa, ohjeiden mukaan seuraamaan jatkuvasti ja sujuvasti kohdistimen liikkeitä näytöllä.
Professori Hän ja hänen kollegansa osoittivat, että heidän lähestymistapansa - joka sisälsi suuremman määrän käyttäjäkoulutusta sekä parannetun hermosignaalin "käännös" -menetelmän - paransi aivojen ja tietokoneiden käyttöliittymän oppimista noin 60%. Se paransi myös robotin käsivarren jatkuvaa kohdistimen seurantaa yli 500%.
Tähän mennessä tutkijat ovat testanneet innovatiivista tekniikkaansa 68 työkykyisen osallistujan kanssa, jotka osallistuivat kumpaankin 10 istuntoon. Näiden alustavien kokeiden menestys on saanut tutkijat toivomaan, että he pystyvät lopulta tuomaan tämän tekniikan tarvitseville ihmisille.
"Huolimatta ei-invasiivisten signaalien teknisistä haasteista, olemme täysin sitoutuneet tuomaan tämän turvallisen ja taloudellisen tekniikan ihmisille, jotka voivat hyötyä siitä", sanoo professori Hän.
"Tämä työ on tärkeä askel ei-invasiivisissa aivojen ja tietokoneiden rajapinnoissa. Teknologia, josta jonain päivänä voi tulla laajaa aputekniikkaa, joka auttaa kaikkia, kuten älypuhelimia."
Professori Bin He
