Английскими инженерами из Университета Ньюкасла создана бионическая рука со встроенной видеокамерой. Изобретение должно изменить существующую концепцию зрительно-моторной координации движений роботов.
В экспериментах, проводимых с опытном образцом роборуки, параллельно с машинным обучением робот использовал стандартную камеру. Благодаря подобному симбиозу технологий пациент, использующий бионический протез, может захватывать объекты без сознательного управления роборукой.
Несмотря на то, что современный протез прошел долгий путь развития, данный вид медицинского оборудования нуждается в серьёзном совершенствовании. На данный момент роборуки реагируют на биотоки, исходящие от мышц той части ампутированной конечности, которая осталась в сохранности. Подобная технология позволяет пользователю роборуки контролировать свои движения, однако её сложно реализовать на практике.
Ученые университета Ньюкасла используют недорогую цифровую камеру с целью анализа объектов. Иными словами, благодаря камере пациент может оценивать форму и размер объектов, в соответствий с которыми он усиливает или ослабляет свою хватку. Таким образом, вместо пациента движение руки контролирует протез — таким же образом функционирует режим автопарковки автомобиля.
Старший преподаватель кафедры Биомедицинской инженерии Университета Ньюкасла доктор Кианош Назарпуп утверждает: «Используя компьютерное зрение, мы разработали бионическую руку, которая может реагировать автоматически, просто как настоящая рука — пользователь может протянуть руку и поднять чашку или бисквит, используя лишь беглый взгляд в этом направлении. Для многих пациентов контрольной точкой является их здоровая рука или нога, в сравнении с которыми протез им кажется медленным и неуклюжим. Теперь мы впервые разработали интуитивно действующую руку, которая может реагировать без мысленного контроля над ней».
Новизна изобретения инженеров из Университета Ньюкасла заключается в технологии машинного обучения. Тренировки роборуки происходят с помощью сверточных нейронных сетей. Обучение искусственного интеллекта (ИИ) происходит при помощи изображений, которые впоследствии разделяются на четыре группы в зависимости от типа их захвата. Сначала роборуку необходимо настроить, после чего в режиме реального времени происходят испытания с новыми объектами, а также с объектами, использованными при обучении.
Автор исследования Газаль Газаей говорит: «Мы могли показать компьютеру картинку, например, палку. Но не одно, а несколько изображений палки в разных вариантах и положениях, даже при различном освещении и на разном фоне — в итоге компьютер понимает, что он должен захватить и поднять палку. Так что компьютер не просто сравнивает соответствующий образ, он учится распознавать объекты и группировать их по типу захвата рукой, чтобы успешно его забрать. Именно это позволяет ему точно оценить и подобрать никогда не виденный прежде объект. Это огромный шаг вперед в разработке бионической конечности».
Кроме того, роборука, разработанная в Университете Ньюкасла, работает в 10 раз быстрее современных протезов. По словам исследователей, руку отличает высокая гибкость, а также умение распознавать новые объекты без крупных изображений, занимающих много места.
Тем не менее, данную роборуку следует рассматривать как промежуточное решение. По словам Кианоша Назарпура, ученые планируют создать протез, управлять которым будет непосредственно мозг пациента: «Это ступенька на пути к нашей конечной цели. Но главное — это дешево и может быть реализовано в ближайшее время, потому что не требует нового протезирования. Мы можем просто адаптировать имеющиеся протезы».
Читать также: