Человек, когда хватает что-либо рукой, не указывает сознательно каждому пальцу направление движения для правильного захвата предмета.
Одной из многих проблем для людей с протезами рук является утеря такой возможности. Даже самым современным протезам требуется дополнительная нагрузка, так как требуется целенаправленное открывание и закрывание пальцев вокруг предмета.
Для решения этой проблемы ученые из Университета Юты использовали возможности искусственного интеллекта. Была проведена интеграция датчиков давления и приближения в стандартную бионическую руку, и затем провели обучение нейронной сети позициям захвата, что позволило добиться более интуитивного и естественного захвата предметов. Сочетание с ИИ позволило добиться большей устойчивости точности хвата, с меньшими умственными усилиями. Участники исследования смогли поднимать мелкие предметы, чашки, без тренировки или длительной подготовки.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Большинство бионических протезов не дают возможность получать ощущения осязания, которые позволяют человеку проводить рефлексивный и интуитивный захват предметов. Кроме того, в подсознании мозга существуют модели имитирующие и предвидящие взаимодействие руки с предметом.
Ученые из Юты решили проблему осязания и установили индивидуальные кончики пальцев на бионический протез. Кончики пальцев оснастили датчиками давления и оптическими датчиками приближения и таким образом пальцы могли почувствовать упавший на них легкий ватный шарик.
Затем ученые провели обучение модели искусственной нейронной сети на данных о приближении для того, чтобы была возможность перемещать пальцы на точное расстояние и проводить идеальный захват предмета. За счет того, что каждый палец оснащен своим датчиком, работа каждого пальца происходит параллельно и обеспечивается стабильность захвата любого объекта.
Тестирование протеза с ИИ было проведено на 4 участниках, у которых была ампутирована рука ниже локтя. Тестирование показало значительное улучшение моторных функций, и участники смогли расширить действия, особенно требующие мелкой моторики.
