DARPA crea una mano robotica che può davvero sentirsi

La fantascienza ci ha promesso a lungo arti protesiche che possono soddisfare o superare la capacità delle loro controparti di carne e sangue. Videogiochi e film come Deus Ex Deus Ex: The Fall Is Out. Va bene? Deus Ex: The Fall Is Out. Va bene? Questo gioco cattura la gloria dei vecchi giochi o crolla? Per saperne di più e io, Robot abbiamo spremuto un sacco di miglia da questo tropo. Per molti anni, però, questa idea è stata un po 'uno scherzo malato per i veri amputati, che sono spesso bloccati con semplici artigli meccanici.

Infine, la tecnologia ha iniziato a raggiungere la visione della fantascienza. Questa settimana, DARPA ha annunciato una nuova svolta che porta un senso del tatto naturale a questi arti meccanici.

Tecnologia avanzata

Per le gambe, le sostituzioni sono già piuttosto sofisticate. Ecco il protesista Hugh Herr Come la bionica estenderà e migliorerà la tua vita Come la bionica estenderà e migliorerà la tua vita Pensato come un fantascientifico, la scienza della bionica è spesso vista come sinistra. Tuttavia, nel mondo reale, le tecnologie bioniche possono estendere e migliorare la tua vita. Per saperne di più, mostra le sue sofisticate gambe robotiche, che possono consentire agli utenti di camminare, correre, saltare e persino ballare, in modo perfettamente naturale.

Sfortunatamente, le armi hanno dimostrato una sfida più dura. Le gambe svolgono una funzione ben definita: mantenere l'utente in posizione verticale durante il movimento. Questo obiettivo è così semplice che l'arto può solitamente dedurre ciò che gli occorre dal contesto, usando solo pochi sensori. Al contrario, usiamo le armi per tutti i tipi di cose, il che le rende molto più difficili da controllare.

I primi arti robotici avevano solo pochi gradi di libertà - forse un gomito, un polso rotante e un meccanismo di presa. Questi potrebbero essere controllati usando, diciamo, i pulsanti all'interno di una scarpa. Questo funziona per alcune cose - tenere un oggetto, o anche stringere la mano - ma fallisce per compiti più insoliti o delicati. Mentre la robotica è diventata più sofisticata 5 Robot Umanoidi Avanzati Devi Vedere per credere 5 Robot Umanoidi Avanzati che devi vedere per credere Qui, annulli alcuni dei robot umanoidi più impressionanti mai creati. Il futuro della robotica sta arrivando ed è più strano che mai. Per saperne di più, i metodi per controllare queste braccia sono stati costretti a migliorare.

Uno dei principali innovatori in questo settore è stato DARPA, una branca del Dipartimento della Difesa che ricerca tecnologie futuristiche, ovvero lo sviluppo di protesi per veterani feriti. Ecco uno dei loro più recenti prototipi di braccia, che è forte e quasi abile come un vero membro umano.

Ovviamente, questo non può essere controllato attraverso i pulsanti nelle scarpe! Le due principali tecniche di controllo moderno coinvolgono entrambe direttamente l'interfaccia con il sistema nervoso. Plugging In Your Brain e Body - Il futuro dei computer impiantati che collegano il cervello e il corpo - Il futuro dei computer impiantati Con l'attuale tendenza di innovazione e avanzamento tecnico, ora è un buon momento per esplorare lo stato dell'arte nelle tecnologie computer-umane. Leggi di più .

Ri-enervazione mirata agisce tagliando i nervi che guidano l'arto mancante e facendoli scivolare nel tessuto muscolare del torace. Quindi, quando l'utente prova a muovere diverse articolazioni nel braccio, invece si flettono piccoli frammenti di muscolo pettorale. Questi flessori possono essere rilevati e utilizzati per controllare il braccio. Per gli utenti che hanno una notevole quantità di braccio a sinistra, può anche essere possibile raccogliere la flessione dei muscoli che rimangono, senza ricorrere alla chirurgia.

Ecco Miles O'Brian della PBS che prova il braccio DARPA usando questa tecnica:

L'altra opzione è elettrodi cerebrali. Per questa procedura, l'utente si sottopone a un intervento chirurgico per impiantare una matrice di elettrodi di qualche millimetro lungo l'area del cervello coinvolta nel controllo delle mani. L'array di elettrodi ha centinaia di elettrodi singoli, ognuno dei quali registra diversi modelli di neuroni. Un algoritmo di apprendimento automatico 4 Algoritmi di apprendimento automatico che modellano la tua vita 4 Algoritmi di apprendimento automatico che modellano la tua vita Potresti non rendertene conto, ma l'apprendimento automatico è già tutto intorno a te e può esercitare un sorprendente grado di influenza sulla tua vita. Non mi credi? Potresti essere sorpreso. Leggi di più può essere addestrato con questi dati per consentire al braccio di interpretare la volontà dell'utente e agire di conseguenza.

Tecnologia Touchy

Sfortunatamente, da solo, questo non è abbastanza per controllare un arto in modo naturale. Gli umani si affidano al loro senso del tatto e al modo in cui le loro membra sono poste (propriocezione) per svolgere quasi ogni compito. Essere costretti a fare affidamento solo sull'informazione visiva rende i nostri arti goffi e ingombranti.

Quindi, come si aggiunge un senso del tatto a un braccio robotico?

I sensori sono facili, ma riportare le informazioni nel corpo è impegnativo. Una tecnologia in fase di sviluppo è l'applicazione di elettrodi ai fasci nervosi nell'arto rimanente. Sfortunatamente, questo limita il numero di canali tattili a pochi - il feedback è relativamente rozzo. Ecco di nuovo Miles O'Brian, intervistando un amputato che ha impiantato questi elettrodi.

Un approccio diverso, e quello con cui DARPA ha recentemente fatto un passo avanti, è quello di tornare al cervello e utilizzare gli elettrodi per stimolarlo, “chiudendo il ciclo” in modo che il braccio possa essere controllato e percepito dai suoi sensori attraverso l'interfaccia neurale diretta. Questo è molto più naturale, e molto più fine, di quanto è stato possibile prima.

Secondo l'annuncio della DARPA, l'utente, un uomo tetraplegico di 28 anni, era in grado di sentire e controllare un arto robotico con grande precisione, usando una matrice di elettrodi impiantata nel suo cervello. L'utente, che era bendato, è stato in grado di determinare quale dito veniva toccato con precisione quasi perfetta, e ha riferito che sembrava come se le sue dita organiche venissero stimolate. Era la prima volta che sentiva le sue dita in più di dieci anni.

Era persino in grado, quando i ricercatori toccarono due dita, di notare che qualcosa non andava, e chiese se stavano provando a giocarci un trucco. Questa è un'indicazione di quanto sia preciso questo senso sintetico del tatto. In un futuro non troppo lontano, impianti cerebrali più sofisticati Brain Control With Light: è possibile con Optogenetics Brain Control With Light: è possibile con l'optogenetica Negli ultimi anni sta emergendo una nuova tecnica chiamata "optogenetica" che potrebbe aiutare gli scienziati per svelare i segreti del cervello (e curarne i disordini) in un modo completamente nuovo. Leggi di più potrebbe consentire agli utenti di eseguire attività complesse, come piegare origami o suonare uno strumento musicale.

La via del mercato

Sfortunatamente, c'è una lunga strada da questo tipo di successo in laboratorio per cambiare davvero la vita degli amputati. Mentre questo tipo di ricerca all'avanguardia è eccitante, molti amputati vivono ancora con semplici protesi meccaniche a gancio diviso. Questi semplici sistemi furono originariamente sviluppati durante la guerra civile, e da allora non sono avanzati molto. Il divario tra ciò che è possibile e ciò che le persone stanno effettivamente utilizzando è enorme. Ci vorranno ancora alcuni anni prima che sia possibile avvicinarsi al divario per la maggior parte degli amputati.

Cosa ne pensi di questa tecnologia? Tu o una persona cara manca un arto? Che tipo di protesi usi? Condividi le tue storie nei commenti.

Crediti immagine: braccio robot di Ociacia via Shutterstock

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