DARPA opretter robothånd, der faktisk kan føles

Science fiction har længe lovet os protetiske lemmer, der kan imødekomme eller overstige evnen hos deres kød og blods kolleger. Videospil og film som Deus Ex Deus Ex: The Fall Is Out. Er det godt? Deus Ex: Fallet er ude. Er det godt? Fanger dette spil æren ved de gamle spil, eller falder det fladt? og jeg, robot, har presset en masse kilometer ud af denne trope. Men i mange år har denne idé været lidt af en syg vittighed for rigtige amputerede, der ofte sidder fast ved hjælp af enkle mekaniske kløer.

Endelig er teknologien begyndt at indhente visionen om science fiction. Denne uge, DARPA annoncerede et nyt gennembrud, der bringer en naturlig følelse af berøring til disse mekaniske lemmer.

Fremme af teknologi

For benene er udskiftningerne allerede ret sofistikerede. Her er protesist Hugh Herr Hvordan Bionics vil udvide og forbedre dit liv Hvordan Bionics vil udvide og forbedre dit liv Tænkt som en science fiction pipedream, bionics videnskab betragtes ofte som uhyggelig. I den virkelige verden kan bioniske teknologier imidlertid forlænge og forbedre dit liv. viser sine sofistikerede robotben, som kan give brugerne mulighed for at gå, løbe, hoppe og endda danse, helt naturligt.

Desværre har våben vist sig at være en hårdere udfordring. Benene tjener en veldefineret funktion: hold brugeren lodret under bevægelse. Dette mål er så simpelt, at lemmet normalt kan udlede, hvad det skal, fra kontekst ved hjælp af kun et par sensorer. I modsætning hertil bruger vi våben til alle mulige ting, hvilket gør dem meget vanskeligere at kontrollere.

Tidlige robotelemmer havde kun nogle få frihedsgrader - måske en albue, et roterende håndled og en gribemekanisme. Disse kunne styres ved hjælp af, for eksempel, knapper inde i en sko. Dette fungerer til nogle ting - ved at holde et objekt eller endda ryste hænder - men mislykkes i mere usædvanlige eller delikate opgaver. Efterhånden som robotik er blevet mere sofistikeret 5 avancerede humanoide robotter, du er nødt til at se for at tro 5 avancerede humanoide robotter, du er nødt til at se for at tro her, tæller vi nogle af de mest imponerende humanoide robotter, der nogensinde er skabt. Robotikens fremtid kommer, og det er mere underligt end nogensinde. , metoder til kontrol af disse våben er blevet tvunget til at forbedre.

En af de primære innovatører på dette område har været DARPA, en gren af ​​DoD, der undersøger futuristiske teknologier, der udvikler proteser til sårede veteraner. Her er en af ​​deres seneste prototype arme, som er lige så stærk og næsten lige så behændig som en ægte menneskelig lem.

Det er klart, at dette ikke kan kontrolleres via knapper i dine sko! De to primære moderne kontrolteknikker involverer begge direkte grænseflade med nervesystemet Tilslutning i din hjerne og krop - Fremtiden for implanterede computere Tilslutning i din hjerne og krop - Fremtiden for implanterede computere Med den aktuelle tendens til teknisk innovation og fremskridt, er nu et godt tidspunkt at udforske den nyeste teknologi inden for computer-menneskelige teknologier. .

Målrettet genopbevaring fungerer ved at adskille nerverne, der driver den manglende lem, og føre dem ind i muskelvævet i brystet. Når brugeren derefter forsøger at bevæge forskellige led i armen, bøjes i stedet små bits af brystmuskler. Disse bøjninger kan detekteres og bruges til at kontrollere armen. For brugere, der har en betydelig mængde arm tilbage, kan det også være muligt at afhente bøjningen af ​​de muskler, der er tilbage, uden at bruge kirurgi.

Her er PBS 'Miles O'Brian, der prøver DARPA-armen ved hjælp af denne teknik:

Den anden mulighed er hjerneelektroder. Til denne procedure gennemgår brugeren en operation for at implantere en elektrodeserie et par millimeter lang på det hjerneområde, der er involveret i kontrol af dine hænder. Elektrodesystemet har hundreder af individuelle elektroder, der hver registrerer forskellige mønstre af neuroner. En maskinlæringsalgoritme 4 Maskinlæringsalgoritmer, der former dit liv 4 Maskinlæringsalgoritmer, der former dit liv Du er måske ikke klar over det, men maskinlæring er allerede rundt omkring dig, og det kan udøve en overraskende grad af indflydelse på dit liv. Tro mig ikke? Du bliver måske overrasket. kan trænes med disse data for at give armen mulighed for at fortolke brugerens vilje og handle i overensstemmelse hermed.

Touchy teknologi

Desværre i sig selv er dette ikke nok til at naturligt kontrollere en lem. Mennesker stoler på deres følelse af berøring og hvordan deres lemmer stilles (proprioception) for at udføre næsten enhver opgave. At blive tvunget til at stole kun på visuel information gør vores lemmer klodsede og besværlige.

Så hvordan tilføjer du en følelse af at berøre en robotarm?

Sensorerne er lette, men det er udfordrende at få informationen tilbage i kroppen. Én teknologi under udvikling er at fastgøre elektroder til nerveknipperne i den resterende lem. Desværre begrænser dette antallet af berøringskanaler til kun få - feedbacken er relativt rå. Her er Miles O'Brian igen, hvor han interviewede en amputeret, der havde implanteret disse elektroder.

En anden tilgang, og den, som DARPA for nylig gjorde et gennembrud med, er at gå tilbage til hjernen og bruge elektroder til at stimulere det, “lukning af løkken” så armen kan styres, og dens sensorer føles, gennem direkte neuralt interface. Dette er meget mere naturligt og meget mere finkornet end hvad der har været muligt før.

Ifølge DARPAs meddelelse kunne brugeren en 28-årig quadriplegic mand føle og kontrollere en robotlem med stor præcision ved hjælp af en elektrodeserie implanteret i hans hjerne. Brugeren, der blev bindet for øjet, var i stand til at bestemme, hvilken finger der blev rørt med næsten perfekt nøjagtighed, og rapporterede, at det føltes som om hans egne organiske fingre blev stimuleret. Det var første gang, han kunne mærke fingrene i mere end ti år.

Han var endda i stand til, når forskerne rørte ved to fingre, at bemærke, at der var noget galt, og spurgte, om de forsøgte at spille et trick på ham. Dette er en indikation af, hvor præcis denne syntetiske følelse af berøring er. I en ikke alt for fjern fremtid, mere sofistikerede hjerneimplantater Hjernekontrol med lys: Det er muligt med optogenetik Hjernekontrol med lys: Det er muligt med optogenetik I løbet af de sidste par år dukker en ny teknik kaldet "optogenetik" op, hvilket kan hjælpe forskere at afsløre hjernens hemmeligheder (og behandle dets forstyrrelser) på en helt ny måde. kunne give brugerne mulighed for at udføre komplicerede opgaver, som at folde origami eller spille et musikinstrument.

Vejen til markedet

Desværre er der en lang vej fra denne form for labsucces til faktisk at ændre amputeredes liv. Mens denne form for spidsforskning er spændende, lever mange amputerede stadig med enkle, mekaniske split-hook proteser. Disse enkle systemer blev oprindeligt udviklet under borgerkrigen og er ikke kommet meget siden. Kløften mellem hvad der er muligt og hvad folk faktisk bruger er enormt. Det vil gå nogle år endnu, før det er muligt at lukke hul for de fleste amputerede.

Hvad synes du om denne teknologi? Mangler du eller en elsket en lem? Hvilken slags proteser bruger du? Del dine historier i kommentarerne.

Billedkreditter: robotarm af Ociacia via Shutterstock