или войти через:
Ваша корзина пока пуста
favorite_border
Доступно только зарегистрированным пользователям

Бионическая рука с видеокамерой из университета Ньюкасла (+видео)

schedule 10.05.2017 в 08:21 link экзопротез Newcastle University Великобритания
Биомедицинские инженеры из университета Ньюкасла, Великобритания, изобрели новый способ координации движений, используя бионическую руку с камерой. Предназначенная для создания нового поколения более интеллектуальных протезов, данная рука имеет стандартную камеру в сочетании с машинным обучением, позволяя пациентам автоматически захватывать объекты без сознательного управления устройством, - передает Robotics.ua.

Проблемы современных протезов

Современные протезы конечностей прошли длинный путь от металлических крюков до современных механизмов, но им еще понадобится много времени на совершенствование. Нынешнее поколение данных устройств – это механические чудеса, которые используют миоэлектрические датчики, собирающие электрические импульсы из культи пациентов, чтобы они могли контролировать движения более естественно. Но это нелегко. К примеру, пациент, использующий бионическую руку Metal Gear от Konami, жаловался, что при таком крутом дизайне, его рука оказалась мало функциональной. Так что, несмотря на робототехнику, новые серводвигатели и системы обратной связи, использование искусственной руки все еще требует концентрации, терпения и практики.

Дело в том, что мы не столько контролируем свои руки, сколько приказываем им, что делать. Чтобы понять это, нужно сделать что-нибудь совершенно обычное: например, поднять чашку чая и внимательно посмотреть, что делает ваша рука. Обратите внимание, как она приближается к чашке, хватается за ручку, сдвигает ее с места и поднимает.

Для здоровой конечности все это происходит автоматически. Мы просто приказываем руке делать то, что мы хотим, а нижние отделы центральной нервной системы делают всю остальную работу. Но с протезированными руками пациент должен постоянно указывать, что делать, потому что даже самая продвинутая искусственная рука требует пошаговых инструкций.

Новый подход к управлению бионической рукой

Команда университета Ньюкасла работает над роботизированной рукой, которая использует недорогую цифровую камеру для анализа объектов по мере того, как пациент достигает их, сортирует их по форме и размеру и, соответственно, изменяет свой захват. Идея состоит в том, что вместо того, чтобы пациент контролировал движения руки, протез принимал бы себя эту задачу по принципу как работает автомобиль в режиме самостоятельной парковки.



«Протезные конечности за последние 100 лет очень мало изменились: дизайн стал намного лучше, а материалы стали более легкие и прочные, но они все еще работают одинаково слабо», - говорит доктор Киануш Назарпур, старший преподаватель в области биомедицинской инженерии университета Ньюкасла. - «Используя компьютерное зрение, мы разработали бионическую руку, которая может автоматически реагировать на действия, как настоящая рука. Пользователь может протянуть руку и взять чашку или печенье в правильном направлении.

Чувствительность была одним из главных барьеров для искусственных конечностей. Для многих пациентов с ампутацией, контрольной точкой является здоровая рука или нога, поэтому протезирование кажется медленным и громоздким. Теперь, впервые за столетие мы разработали интуитивно понятную руку, которая может реагировать, не думая».

Ключом к работе новой руки является машинное обучение. Чтобы тренировать конечность, была создана так называемая свернутая нейронная сеть (CNN). Этот искусственный интеллект был обучен с использованием 72 изображений, снятых с интервалом в пять градусов, из более чем 500 предметов, которые можно было выделить, которые затем были разделены на четыре класса «захвата» - щипок, кулак, ладонь и ладонь плюс запястье. После точной настройки он был протестирован в режиме реального времени с различными объектами.

«Мы показываем компьютеру изображение, например, ручки», - говорит ведущий автор исследования Газал Газаэй. - «И это не одна картинка, а много изображений одной и той же ручки с разными углами и ориентациями, даже в разном освещении и на разных фонах, и, в конце концов, компьютер узнает, какой захват ему нужно выбрать, чтобы взяться за ручку. Таким образом, компьютер не просто соответствует изображению, он учится распознавать объекты и группировать их в соответствии с типом захвата, который должна выполнить рука, чтобы успешно выполнить действие. Именно это позволяет руке точно оценить и подобрать объект, который она никогда раньше не видела, что является огромным шагом вперед в развитии бионических конечностей».

С практической точки зрения это означает, что используя камеру 99p за 1,28 доллара, инженеры смогли запрограммировать ее, чтобы распознать предмет и выбрать подходящий захват для его поднятия: щипок для чашки чая, ладонь для взятия пульта от телевизора и т.д. Не менее важно, что это происходит за миллисекунды, что, по словам команды, в 10 раз быстрее, чем было раньше в практике протезирования. Исследователи говорят, что новая рука также более гибкая, чем альтернативные системы, и лучше способна обрабатывать различные объекты, не полагаясь на гигантскую базу данных изображений.

Читайте также: Maxbionic MeHand Sense — российский бионический протез руки (+видео). 

По информации robotics.ua, работая с Ньюкаслом и Фондом Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, команда в данный момент оказывает помощь пациентам в больнице Фримана Ньюкасла. Тем не менее, бионическая рука и ее камера рассматриваются как временные решения до тех пор, пока не будет создан более продвинутый протез, оснащенный сложными датчиками и контролируемый непосредственно мозгом пациента.

«Это шаг к достижению нашей конечной цели, - говорит Назарпур. - «Важно, что это дешево и может быть реализовано в ближайшее время, потому что не требует нового протезирования. Мы можем просто адаптировать все технологии, которые у нас есть».

Видео ниже показывает подробно принцип работы бионической руки с видеокамерой

Комментарии: