Протезы нового поколения позволят брать предметы «интуитивно» — Naked Science
6 минут
Редакция

Протезы нового поколения позволят брать предметы «интуитивно»

Новая технология управления протезом анализирует обстановку и самостоятельно выбирает нужный тип движения.

protez
©Wikipedia

Протезирование конечностей — одна из самых востребованных технологий биомедицинской инженерии. Только в США ампутацию руки переносят около 185 тысяч человек в год.

 

Современные протезы чаще всего работают за счет регистрации миоэлектрических сигналов — электрической активности мышц, информацию о которой собирают датчики на коже сохранившейся части конечности. Такие протезы помогают эффективно выполнять множество бытовых действий, требующих развитой моторики: например, завязывать шнурки или наливать воду в чашку. Искусственные руки и ноги становятся легче и удобнее с каждым годом.

 

Но облегчение материалов не решает важнейшей проблемы — трудности в обучении пользователей. Чтобы научиться контролировать движения протеза, напрягая определенные мышцы, пациенты до сих пор могут тратить несколько месяцев.

 

Ученые из Университета Ньюкасла в Великобритании представили новую разработку, которая призвана упростить управление протезом руки. Бионическую конечность оснастили камерой, фиксирующей размеры и очертания окружающих предметов. С помощью нейронной сети исследователи обработали фотографии более 800 бытовых объектов: от зубной щетки до хрустального бокала. Каждый предмет сфотографировали 72 раза, каждый раз поворачивая камеру на 5°. Затем около 500 предметов отсортировали по четырем основным типам захвата — движения, которые совершает рука, когда мы берем такой предмет. Остальные предметы можно взять несколькими способами либо невозможно удержать одной рукой.   

 

Сортировка предметов на группы, журнал Journal of Neural Engineering

 

Предметы распределяли по группам с помощью сверточной нейронной сети — эта технология часто используется в распознавании изображений. Такая сеть анализирует изображение, переходя от конкретных деталей к более абстрактным. Алгоритм выделил четыре типа захвата. Нейтральный захват с участием ладони и запястья (palm wrist neutral) позволяет удерживать, например, чашку. Пронированный захват с участием ладони и запястья (palm wrist pronated) мы используем, держа пульт дистанционного управления. При захвате «треножником» (щепотью, tripod) вместе сложены большой, указательный и средний пальцы, а при захвате «щипком» (pinch) — большой и указательный.

 

Камера, которой оснащен новый протез, фиксирует предмет и определяет, какой тип захвата понадобится. Затем протез приводится в движение. По словам разработчиков, процесс занимает миллисекунды — такая «рука» начинает двигаться куда быстрее, чем другие современные протезы. Это позволяет сделать процесс интуитивным, пациентам не нужно будет сосредотачиваться на каждом бытовом движении.

 

По словам разработчиков, одно из преимуществ их технологии — сравнительная дешевизна. Камеру можно установить на любой уже существующий протез. Однако, чтобы запустить такие устройства в массовое производство, потребуется создать огромную библиотеку изображений. В нее должны войти все объекты, которые можно встретить в повседневной жизни. Благодаря особенностям машинного обучения анализ изображений будет становиться все проще, поскольку алгоритм самостоятельно обучается и выделяет нужные для анализа критерии.

 

Статья опубликована в журнале Journal of Neural Engineering.

 

Ранее ученые создали протез, правдоподобно передающий ощущения с помощью нейроинтерфейсов, подключенных к нескольким нервам поврежденной руки. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 13:26
2 минуты
Илья Ведмеденко

Новый российский истребитель пятого поколения испытали стрельбой из пушки. Ранее Воздушно-космические силы получили первый серийный самолет.

Сегодня, 10:24
4 минуты
Сергей Васильев

На очередных испытаниях прототип Starship впервые совершил успешную посадку, после чего сразу взорвался. Эксперты связывают аварию с отказавшим клапаном одного из топливных баков.

Позавчера, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

2 марта
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: