دستکش رباتیک هوشمند چگونه عملکرد دست فلج را بازسازی میکند؟
دستکش رباتیک هوشمند که توسط پژوهشگران دانشگاه فنی مونیخ (TUM) توسعه یافته، توانسته است توانایی گرفتن اشیا را در افرادی با فلج شدید دست بهبود دهد. این فناوری با ترکیب یک دستکش پارچهای سبک، بالشتکهای هوایی و الگوریتمهای یادگیری ماشین، سیگنالهای بسیار ضعیف باقیمانده در عضلات ساعد را تشخیص میدهد و آنها را به حرکت تبدیل میکند.
این دستاورد میتواند مسیر تازهای برای کمک به افرادی باشد که به دلیل بیماریهای عصبی مانند ALS، سکته مغزی یا آسیبهای عصبی، کنترل حرکات دست خود را از دست دادهاند.
دستکش رباتیک هوشمند؛ فناوری ترکیبی از رباتیک نرم و هوش مصنوعی
بسیاری از اسکلتهای بیرونی رباتیک موجود، به دلیل قیمت بالا، وزن زیاد و پیچیدگی ساخت، برای استفاده گسترده مناسب نیستند. اما پژوهشگران دانشگاه فنی مونیخ تلاش کردهاند راهکاری سادهتر و مقرونبهصرفهتر ارائه دهند.
دستکش رباتیک هوشمند از یک پارچه سبک ساخته شده که روی سطح آن بالشتکهای هوایی مخصوص قرار گرفته است. این بالشتکها از طریق ۱۳ لوله مستقل با هوا پر میشوند و میتوانند حرکتهای مختلف انگشتان و مچ دست را ایجاد کنند.
به کمک این سیستم، هر انگشت میتواند بهصورت جداگانه خم یا صاف شود و دست نیز توانایی نگه داشتن اشیایی مانند لیوان، بشقاب، قاشق و چنگال را پیدا میکند.
دستکش رباتیک هوشمند ؛ هوش مصنوعی قصد حرکت را پیش از انجام آن تشخیص میدهد
یکی از مهمترین ویژگیهای این فناوری، توانایی تشخیص قصد حرکت کاربر است. حتی در افرادی که دچار فلج شدید هستند، برخی سیگنالهای الکتریکی ضعیف در عضلات باقی میماند.
پژوهشگران با قرار دادن حسگرهای الکترومایوگرافی (EMG) روی ساعد، این سیگنالها را ثبت کردند. سپس الگوریتمهای یادگیری ماشین، این اطلاعات را تحلیل کردند تا تشخیص دهند فرد قصد دارد چه حرکتی انجام دهد.
این سیستم توانسته است قصد گرفتن اشیا را با دقت حدود ۹۷ درصد پیشبینی کند. به این ترتیب، زمانی که مغز فرمان گرفتن یک شیء را ارسال میکند، دستکش با فعال کردن محفظههای هوایی، حرکت لازم را ایجاد میکند.
دستکش رباتیک هوشمند؛ آزمایش موفقیتآمیز روی بیمار مبتلا به ALS
یکی از مهمترین مراحل آزمایش این فناوری، همکاری با بیماری مبتلا به ALS بود. این بیمار در آغاز پژوهش تقریباً توانایی حرکت دست خود را از دست داده بود و تنها میتوانست اولین مفصل انگشت شست خود را حرکت دهد.
محققان از همین سیگنالهای باقیمانده در عضله خمکننده شست برای کنترل دستکش استفاده کردند. با وجود بسیار ضعیف بودن این سیگنالها، سیستم در ۹ مورد از هر ۱۰ تلاش توانست قصد حرکت بیمار را تشخیص دهد.
نتیجه این همکاری چشمگیر بود؛ بیمار توانست پس از چهار سال دوباره یک چنگال را در دست بگیرد، قطعات کوچک را جابهجا کند و حتی به کمک این فناوری غذا بخورد.
دستکش رباتیک هوشمند؛ طراحی ارزان برای دسترسی بیشتر بیماران
یکی از اهداف اصلی پژوهشگران، ساخت فناوریای بوده که فقط در آزمایشگاهها باقی نماند. برخلاف بسیاری از تجهیزات رباتیک پیشرفته که هزینههای بسیار بالایی دارند، این دستکش با مواد ساده ساخته شده است.
دکتر جان ناسور، یکی از پژوهشگران پروژه، حتی بخش پارچهای دستکش را بهصورت دستی دوخته است. استفاده از مواد کمهزینه باعث شده است این فناوری امکان دسترسی بیشتری برای خانوادهها، بیماران سکته مغزی و افراد دچار آسیبهای عصبی داشته باشد.
پژوهشگران معتقدند ترکیب سختافزار ساده با نرمافزار هوشمند میتواند راهی برای تولید تجهیزات توانبخشی مقرونبهصرفه باشد.
کاربردهای آینده دستکش رباتیک هوشمند
اگرچه این فناوری هنوز در مراحل توسعه قرار دارد، نتایج اولیه نشان میدهد میتواند برای گروههای مختلفی از بیماران مفید باشد. پژوهشگران دانشگاه فنی مونیخ در حال بررسی استفاده از آن برای افراد مبتلا به سکته مغزی، آسیبهای عصبی ناشی از حوادث، فلج شل و برخی بیماریهای عصبی دیگر هستند.
به گفته پژوهشگران، این مطالعه نشان داده است حتی در شرایطی که عملکرد دست تقریباً از بین رفته باشد، میتوان با استفاده از سیگنالهای باقیمانده بدن و فناوریهای هوشمند، بخشی از توانایی حرکتی را بازگرداند.
جمعبندی
دستکش رباتیک هوشمند بیرونی نمونهای از پیشرفتهای جدید در حوزه نوروفناوری و رباتیک پوشیدنی است که تلاش میکند ارتباط میان مغز، عضلات و ابزارهای کمکی را تقویت کند. این فناوری هنوز جایگزین کامل دست طبیعی نیست، اما نشان میدهد حتی سیگنالهای بسیار ضعیف بدن میتوانند برای بازگرداندن استقلال حرکتی افراد مورد استفاده قرار گیرند.
منبع
بیشتر بخوانید…
