DARPA creëert een robothand die echt kan voelen

Science fiction heeft ons lange tijd prothetische ledematen beloofd die het vermogen van hun tegenhangers van vlees en bloed kunnen ontmoeten of overtreffen. Videogames en films zoals Deus Ex Deus Ex: The Fall Is Out. Is het goed? Deus Ex: The Fall Is Out. Is het goed? Speelt dit spel de glorie van de oude spellen, of valt het plat? Read More en ik, Robot heb veel kilometers uit deze trope geperst. Al vele jaren is dit idee een beetje een zieke grap voor echte geamputeerden, die vaak vastzitten met eenvoudige mechanische klauwen.

Uiteindelijk is de technologie begonnen de visie van sciencefiction in te halen. Deze week, DARPA kondigde een nieuwe doorbraak aan die deze natuurlijke ledematen een natuurlijk gevoel van aanraking geeft.

Advancing Technology

Voor benen zijn de vervangingen al behoorlijk geavanceerd. Hier is protheticus Hugh Herr Hoe Bionica je leven zal verlengen en verbeteren Hoe Bionics je leven zal verlengen en verbeteren Als sciencefiction in de lucht beschouwd, wordt de wetenschap van de bionica vaak als sinister beschouwd. In de echte wereld kunnen bionische technologieën echter uw leven verlengen en verbeteren. Lees meer met zijn geavanceerde robotbenen, waarmee gebruikers op een natuurlijke manier kunnen lopen, rennen, springen en zelfs dansen.

Helaas zijn wapens een hardere uitdaging gebleken. Benen dienen een goed gedefinieerde functie: houd de gebruiker tijdens beweging rechtop. Dit doel is zo eenvoudig dat het ledemaat gewoonlijk met behulp van slechts enkele sensoren uit de context kan concluderen wat het moet doen. In tegenstelling hiermee gebruiken we wapens voor allerlei dingen, waardoor ze veel moeilijker te controleren zijn.

Vroegere robotachtige ledematen hadden slechts een paar graden van vrijheid - misschien een elleboog, een draaiende pols en een grijpmechanisme. Deze kunnen worden bediend met behulp van, bijvoorbeeld, knoppen in een schoen. Dit werkt voor sommige dingen - een object vasthouden of zelfs handen schudden - maar faalt voor meer ongewone of delicate taken. Omdat robotica steeds geavanceerdere 5 geavanceerde humanoïde robots heeft ontwikkeld die je moet zien om te geloven 5 geavanceerde humanoïde robots die je moet zien om hier te geloven, tellen we enkele van de meest indrukwekkende humanoïde robots ooit gemaakt. De toekomst van robotica komt eraan en het is vreemder dan ooit. Meer lezen, de methoden om deze armen te beheersen zijn gedwongen te verbeteren.

Een van de belangrijkste vernieuwers op dit gebied is DARPA, een tak van DoD die futuristische technologieën onderzoekt, dat is de ontwikkeling van protheses voor gewonde veteranen. Dit is een van hun meest recente prototype-armen, die net zo sterk en bijna net zo handig is als een echte menselijke ledemaat.

Vanzelfsprekend kan dit niet worden geregeld met knoppen in je schoenen! De twee primaire moderne controletechnieken hebben beide te maken met een directe verbinding met het zenuwstelsel. De hersenen en het lichaam inpluggen - De toekomst van geïmplanteerde computers Uw hersenen en lichaam aansluiten - De toekomst van geïmplanteerde computers Met de huidige trend van technische innovatie en vooruitgang is het nu zaak een goed moment om de stand van zaken op het gebied van computer-menselijke technologieën te verkennen. Lees verder .

Gerichte re-enervatie werkt door de zenuwen die de ontbrekende ledemaat drijven te doorsnijden en ze in het spierweefsel van de borst te leiden. Wanneer de gebruiker vervolgens verschillende gewrichten in de arm probeert te verplaatsen, buigen kleine stukjes borstspier in plaats daarvan. Deze buigingen kunnen worden gedetecteerd en worden gebruikt om de arm te besturen. Voor gebruikers die nog een aanzienlijke hoeveelheid arm over hebben, kan het ook mogelijk zijn om de spieren die overblijven te buigen, zonder chirurgie te gebruiken.

Hier is PBS 'Miles O'Brian die de DARPA-arm uitprobeert met behulp van deze techniek:

De andere optie is hersenelektroden. Voor deze procedure ondergaat de gebruiker een operatie om een ​​elektrode-array van enkele millimeters lang te implanteren op het gebied van de hersenen die betrokken zijn bij het controleren van uw handen. De elektrodenarray heeft honderden individuele elektroden, elk die verschillende patronen van neuronen registreren. Een algoritme voor machinaal leren 4 Machinaal leren algoritmen die uw leven bepalen 4 Machinaal leren Algoritmen die uw leven bepalen U beseft het misschien niet, maar machinaal leren is al overal om u heen en het kan een verrassende mate van invloed op uw leven uitoefenen. Geloof me niet? Je zult verrast zijn. Meer informatie kan met deze gegevens worden getraind om de arm in staat te stellen de wil van de gebruiker te interpreteren en dienovereenkomstig te handelen.

Touchy technologie

Helaas is dit op zich niet voldoende om een ​​ledemaat op natuurlijke wijze te beheersen. Mensen vertrouwen op hun tastzin en hoe hun ledematen worden geposeerd (proprioceptie) om bijna elke taak uit te voeren. Gedwongen te vertrouwen alleen op visuele informatie maakt onze ledematen onhandig en omslachtig.

Dus hoe voeg je een gevoel van aanraking toe aan een robotarm?

De sensoren zijn eenvoudig, maar de informatie terug in het lichaam krijgen is een uitdaging. Eén technologie die in ontwikkeling is, is het bevestigen van elektroden aan de zenuwbundels in de overgebleven ledematen. Helaas beperkt dit het aantal aanraakkanalen tot slechts enkele - de feedback is relatief grof. Hier is weer Miles O'Brian, een interview met een geamputeerde die deze elektroden had laten implanteren.

Een andere benadering, en die waar DARPA onlangs mee doorbrak, is om terug te gaan naar de hersenen en elektroden te gebruiken om het te stimuleren, “Het sluiten van de lus” zodat de arm kan worden gecontroleerd, en de sensoren kunnen voelen, via directe neurale interface. Dit is veel natuurlijker en veel fijner dan wat eerder mogelijk was.

Volgens de aankondiging van DARPA was de gebruiker, een 28-jarige man met de quadriplegie, in staat om een ​​robotarm met een hoge precisie te voelen en te besturen, met behulp van een elektrodenmatrix geïmplanteerd in zijn hersenen. De gebruiker, die geblinddoekt was, kon vaststellen met bijna perfecte nauwkeurigheid welke vinger werd aangeraakt en rapporteerde dat het voelde alsof zijn eigen organische vingers werden gestimuleerd. Het was de eerste keer dat hij zijn vingers in meer dan tien jaar kon voelen.

Hij was zelfs in staat, toen de onderzoekers twee vingers raakten, op te merken dat er iets mis was, en vroeg of ze hem probeerden te bedriegen. Dit is een indicatie van hoe precies dit synthetische tastgevoel is. In de niet al te verre toekomst, meer geavanceerde hersenimplantaten. Brain Control With Light: het is mogelijk met Optogenetics Hersenbeheersing met licht: het is mogelijk met optogenetica In de laatste paar jaar is er een nieuwe techniek genaamd "optogenetica" in opkomst, die wetenschappers kan helpen om de geheimen van de hersenen te ontrafelen (en de stoornissen ervan te behandelen) op een geheel nieuwe manier. Met 'Meer lezen' kunnen gebruikers ingewikkelde taken uitvoeren, zoals het vouwen van origami of het spelen van een muziekinstrument.

Het pad naar de markt

Helaas is er een lange weg van dit soort testsucces naar het daadwerkelijk veranderen van het leven van geamputeerden. Hoewel dit soort speerpuntonderzoek spannend is, leven veel geamputeerden nog steeds met eenvoudige, mechanische prothesen met gedeelde haken. Deze eenvoudige systemen zijn oorspronkelijk ontwikkeld tijdens de burgeroorlog en zijn sindsdien niet verder ontwikkeld. De kloof tussen wat mogelijk is en wat mensen daadwerkelijk gebruiken is enorm. Het zal nog een aantal jaren duren voordat het voor de meeste geamputeerden mogelijk is om de kloof te dichten.

Wat denk je van deze technologie? Heeft u of een geliefde een ledemaat? Wat voor soort prothese gebruik je? Deel uw verhalen in de commentaren.

Image Credits: robotarm van Ociacia via Shutterstock

Ontdek meer over: Bionic Technology, Geeky Science, Robotics, Science Fiction.