Protetická ruka presne vie, ako silno môže veci bezpečne stlačiť
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 11. 3. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z Univerzity Johnsa Hopkinsa prišli s lepšou protetickou rukou, ktorá využíva hybridný dizajn na starostlivé uchopenie rôznych predmetov tým správnym tlakom. Robotická protéza pritom kombinuje pevné a mäkké komponenty, ktoré napodobňujú prirodzenú štruktúru ľudskej ruky, ako aj celý rad senzorov a systém, ktorý poskytuje spätnú väzbu nervom používateľa.
V experimentoch úspešne zdvihla a manipulovala s 15-timi rôznymi predmetmi, vrátane jemných plyšových hračiek, kartónových škatúľ, ananásov, kovových fliaš na vodu a dokonca aj krehkého plastového pohára naplneného vodou. A to bez toho, aby ich poškriabala alebo poškodila.
„Chceme dať ľuďom so stratou horných končatín možnosť bezpečne a slobodne interagovať so svojím prostredím, cítiť a držať svojich blízkych bez obáv, že by im ublížili,“ vysvetlil Sriramana Sankar, doktorand biomedicínskeho inžinierstva, ktorý viedol výskumný projekt. Sankar prezentoval tieto zistenia vo svojom prvom autorskom príspevku, ktorý sa nedávno objavil v magazíne Science Advances.
Protetické zariadenie veľmi pripomína ľudskú ruku s piatimi kĺbovými prstami vyrobenými z mäkkých polymérov podobných gume a pevnou kostrou vytlačenou 3D tlačiarňou. Tri vrstvy bioinšpirovaných hmatových senzorov mu umožňujú správne uchopiť a rozlíšiť širokú škálu predmetov. Prsty majú kĺby naplnené vzduchom, ktoré možno ovládať svalmi predlaktia.
„Zmyslové informácie z jeho prstov sú preložené do jazyka nervov, aby poskytli naturalistickú senzorickú spätnú väzbu prostredníctvom elektrickej nervovej stimulácie,“ povedal Sankar.
Je to vďaka algoritmom strojového učenia, ktoré sústreďujú signály zo senzorov predtým, ako sú nasmerované späť do nervov v tele používateľa. Podobne ako pri iných protézach. Tieto signály premosťujú mozog a nervy a umožňujú ruke reagovať na to, čoho sa dotýka. Tento systém umožňuje intuitívnejšie použiteľnú robotickú ruku, ktorá je o niečo viac podobná skutočnej.
V súčasnosti je možné robotickú ruku ovládať pomocou elektromyografických signálov, ktoré tradične používajú ľudia so stratou horných končatín na ovládanie myoelektrických protetických rúk. Zariadenie na ovládanie gestami v hodnote 150 USD (v prepočte 138 EUR) s názvom Myo Armband zachytáva a klasifikuje elektromyografické signály a polohy rúk sa odosielajú do mikroovládača Arduino na pneumatické ovládanie robotickej ruky.
„Ak držíte šálku kávy, ako viete, že ju pustíte?“ povedal Nitish Thakor, ktorý výskum riadil. „Vaša dlaň a končeky prstov vysielajú do mozgu signály, že sa pohárik šmýka. Náš systém je inšpirovaný nervami – modeluje dotykové receptory ruky, aby produkoval nervové správy, takže protetický ‚mozog‘ alebo jeho počítač pochopí, či je niečo horúce alebo studené, mäkké alebo tvrdé alebo či skĺzne zo zovretia.“
Táto nová robotická protetická ruka by mohla odomknúť presnejšie protézy s prirodzeným pocitom pre ľudí po amputácii. Tiež by mohla umožniť väčšiu obratnosť humanoidným robotom, ktorí majú za úlohu manipulovať s jemnými predmetmi vo vašom dome a na montážnej linke pri stavaní ďalších robotov.
Tím bude pokračovať vo vývoji tohto zariadenia skúmaním pridania silnejších síl uchopenia, väčšieho počtu senzorov a kvalitnejších materiálov.
