Advanced Prosthetic Hand Ginagaya ang Haplos ng Tao sa Pagsulong ng Robotics

Bumuo ang mga mananaliksik ng eksperimental na robotikong kamay na pinagsasama ang malalambot na kasukasuan, matigas na panloob na balangkas at mga sensor ng paghipo. Layunin nitong mapahusay ang paghawak ng mga prostetikong kamay sa hinaharap. Hindi sinubukan sa mga taong naputulan ng kamay ang sistemang ito, at hindi pa nito naipakita na nakararamdam na muli ng paghipo ang isang gumagamit sa pamamagitan ng kaniyang mga nerbiyo.

Bakit mahirap gayahin ang paghawak ng kamay ng tao?

Nagtutulungan ang buto, kalamnan, malalambot na tisyu at sari-saring pandama sa balat upang makahawak tayo ng marupok na bagay nang hindi ito nadudurog. Nadarama rin natin ang pagbabago sa puwersa at panginginig. Matibay ang mga matigas na pang-ipit ng robot ngunit hindi laging madaling umayon sa hugis ng bagay. Nakaaayon naman ang malalambot na pang-ipit ngunit maaaring kapusin sa lakas o impormasyon tungkol sa hinahawakan.

Ang mga receptor sa balat, kabilang ang mga kaugnay ng Merkel, Meissner, Ruffini at Pacini, ay tumutugon sa magkakaibang uri ng diin, pagbaluktot at panginginig. Hindi lubos na kinopya ng pangkat ang biyolohikal na sistemang ito. Gumawa sila ng sensor na may maraming patong upang makakuha ng higit na impormasyon kaysa sa simpleng sensor na nagsasabi lamang kung may nahawakan.

Pagkakagawa ng eksperimental na kamay

Inilalarawan ng pag-aaral sa Science Advances ang mga daliring may nababaluktot na kasukasuan mula sa silicone at matigas na panloob na balangkas. Presyon ng hangin ang nagpapagalaw sa malalambot na kasukasuan. Dahil dito, nakaaayon ang daliri sa hugis ng bagay habang nagbibigay ng suporta ang balangkas.

May tatlong patong ng sensor sa dulo ng daliri. Sa panlabas at gitnang patong, nagbabago ang resistansiyang elektrikal kapag may diin. Sa panloob na patong, isang piezoelectric na bahagi ang sumusukat sa biglang pagbabago at panginginig. Pinagsasama ng modelong pangkompyuter ang mga senyas upang uriin ang tekstura ng ibabaw.

Ginamit sa pag-aaral ang neuromorphic encoding, isang paraan ng pagrepresenta sa mga sukat na hango sa ilang katangian ng senyas ng nerbiyo. Hindi ito nangangahulugang ipinadala ang mga senyas sa nerbiyo ng isang tao o naibalik ang kaniyang pakiramdam sa paghipo sa eksperimento.

Ano ang ipinakita ng mga pagsubok?

Sinuri muna ng mga mananaliksik ang bawat daliri at patong ng sensor. Pagkatapos, ikinabit nila ang kamay sa robotikong brasong UR5 at pinahawak dito ang mga karaniwang bagay na magkakaiba ang hugis at tigas, kabilang ang lalagyan ng tubig, malambot na laruan at basong papel. Nakatulong ang nababaluktot na bahagi upang maiangkop ang paghawak sa bagay.

Isang hybrid na daliri na may maraming patong ng sensor ang umabot sa karaniwang 98.38% katumpakan sa pag-uuri ng 26 teksturang ginamit sa pagsubok, ayon sa paraan ng pagsusuri ng pag-aaral. Hindi ito katumpakan sa pagkilala sa lahat ng posibleng bagay, ni sukatan ng aktuwal na pakiramdam ng isang pasyente. Mas mababa ang naging resulta ng mga ikinumparang lubusang malambot at matigas na daliri sa partikular na pagsubok na iyon.

Mga posibleng gamit at limitasyon

Maaaring makatulong ang disenyo sa pag-aaral ng mga prostetikong braso, pang-ipit para sa marurupok na produkto at robot sa pag-aani. Bago ito maging prostetikong kamay para sa araw-araw, kailangan pang subukan ang ginhawa, tibay, pagkontrol, bigat, paggamit ng enerhiya, kaligtasan at tunay na pagbabalik ng pandama sa mga tao.

Hindi pinatutunayan ng pag-aaral ang dating pahayag na tiyak na mabibili ang ganitong prosthesis sa loob ng lima hanggang sampung taon. Nakasalalay ang iskedyul sa karagdagang pananaliksik, pagsusuring klinikal at mga kinakailangang pag-apruba.

Industriya at pamumuhunan

Gumagawa ang Ekso Bionics ng naisusuot na exoskeleton at mga kagamitang robotiko para sa rehabilitasyon. Hindi ipinapakita ng akademikong pag-aaral na ginagamit na ng kompanya ang mismong sensor na ito o na tiyak na tataas ang kita nito dahil dito. Dapat suriin ang tunay na mga produkto, ulat sa pananalapi at panganib bago magpasya sa pamumuhunan.

Konklusyon

Ipinakita ng prototipo na maaaring mapahusay sa laboratoryo ang paghawak at pagkilala sa tekstura sa pamamagitan ng pagsasama ng malambot at matigas na materyal sa maraming patong ng sensor. Hakbang ito sa pananaliksik sa prosthesis, hindi pa isang handang produkto na nagbabalik ng pandama ng tao.