생각 만으로 움직이는 고정밀 로봇 팔

생각 만으로 움직이는 고정밀 로봇 팔

팔을 잃은 사람이 고정밀 로봇 팔을 부착하고 "생각"하면 실제 손처럼 움직이기 시작합니다. 이러한 “신세대 인공 손”의 개발로 이어질 기술 개발이 진행 중입니다. 핵심은 반송파 신호를 증폭하는 새로운 방법과 신호에 해당하는 움직임을 학습하는 알고리즘의 존재입니다. 과거에 연구자들은 팔의 한 부분에서 신경 활동을 측정하여 팔을 절단 한 사람들에게도 로봇 손을 제어하는 방법을 제공했습니다. 그러나, 이 신경 세포 활동의 약한 신호는 통제하기 어렵게 만듭니다. 피험자는 엄지 손가락을 움직이기 위해 어깨를 구부려야 했습니다. 그러나 2020년 3월 학술지 Science Translational Medicine에 게재 된 기사에서 연구원들은 운송인의 신호를 높이는 좋은 방법을 밝혔습니다. 매우 효율적인 방법으로 피험자는 훈련 없이도 로봇의 손을 착용 한 직후에 미세한 움직임을 수행 할 수 있습니다. 문제는 환자가 신경을 재생하는 방법입니다. 예를 들어, 사람이 팔꿈치를 잃으면 그 부위의 신경이 자라서 원래 상태로 돌아가려고 합니다. 이 새로운 시스템을 공동 개발 한 미시건 대학의 정형 외과 의사 인 Paul Sedana에 따르면 환자는 신경구를 가지고 있습니다. 그것은 통증을 유발하고 의수를 착용하는 것을 불가능하게 만들어 삶의 질에 큰 영향을 미칩니다. 그래서, 로봇 팔에 대한 새로운 방법은 신경의 본질을 사용하는 방법을 택하여 발전합니다. Sedana와 그녀의 동료들은 근육 조각을 제거하고 외과 적으로 이식하여 나머지 사지의 신경 종단을 감쌌습니다. 그런 다음 신경은 구형이 아닌 근육 조직 전체에 분포되어 전기 신호를 크게 증폭했습니다. 긴장된 메가폰이 만들어졌습니다. "신경 종말 치료는 신경종 통증과 환상 사지 통증을 예방할뿐만 아니라 모든 신호를 증폭 시켰습니다."라고 Sedana는 말합니다. 연구팀이 전극을 근육에 부착하고 신호를 감지했을 때 신호 강도는 신경이 근육으로 확장되기 전보다 최대 100 배 더 높았습니다. 해밀턴과 다른 세 명의 피험자를 대상으로 한 실험에서 근육 조각 이식 후 엄지 손가락을 제어하는 신경이 엄지 손가락으로 했던 것처럼 새로운 근육과 상호 작용하는 것으로 나타났습니다. “엄지를 구부리려는 의도를 보았습니다. 이것은 엄지와 신경과 근육의 상호 작용과 같습니다.”라고 Sedana는 말합니다. 다음 실험에서 피험자들은 다양한 손의 움직임을 상상하도록 요청 받았습니다. 당시 EKG는 움직임을 상상하는 것만으로 신경 활성화 신호를 기록했습니다. 이 신호는 피험자가 팔을 잃기 전의 신경 신호와도 같았습니다. 그런 다음 팀은 이를 추적하고 특정 신경 신호를 특정 움직임과 결합했습니다. 각 신경은 완전히 다른 신호를 내며, 그 신호는 각 손가락마다 고유합니다."라고 미시간 대학의 의료 생명 공학자이자 시스템 공동 개발자 인 Cindy는 말했습니다. 예를 들어, 한 신경은 엄지 손가락을 제어 할 때 매우 활동적이지만 다른 손가락이 움직일 때는 그렇지 않습니다. 이 모든 정보는 알고리즘으로 전송됩니다. 이 알고리즘은 주먹을 쥐는 등 신경 신호를 감지하는 방법을 배웁니다. 그런 다음 수집 된 신호를 명령으로 변환하고 로봇 손에게 다섯 손가락을 굴리는 방법을 알려줍니다. "15분 분량의 교육 데이터로 알고리즘을 교육하고 완료되면 온라인으로 실행합니다."라고 Chestec은 말합니다. 이제 대상은 로봇의 손을 제어 할 수 있습니다. "한 번에 모든 것을 제어 할 수 있습니다." 이것은 과거에 피험자들이 사용했던 의수와 큰 차이입니다. 기존 의수 손은 오랜 시간 연습이 필요하며 직관적으로 사용할 수 없습니다. 알고리즘은 학습을 담당하므로 사람들은 많은 시간과 노력을 들여 로봇 팔을 내 의지대로 움직이는 방법을 배울 필요가 없습니다. 이 소재는 사람의 팔의 자연스러운 움직임을 충실히 모방하기 때문에 미세작업을 수행할 수도 있습니다. 즉시 움직일 수 있는 손을 목표로 하는 프로젝트의 공식 명칭은 "DEKA"입니다. 이름은 이 로봇 손을 개발 한 회사 인 DEKA 연구 및 개발에서 따 왔지만 개발 팀 내에서 "Luke 's Hand"라고도 불립니다. 물론 그는 Luke Skywalker의 이름을 따서 명명되었습니다. 인공 손은 로봇의 골격을 반투명 한 흰색 외부 피부로 덮고 특별히 설계된 소켓을 사용하여 피사체의 나머지 팔다리에 부착하는 구조입니다. 클리블랜드 클리닉의 의료 생명 공학자 인 Paul Marasco는 다음과 같이 말했습니다. “이 연구에서 특히 흥미로운 점은 생물학적 인터페이스라는 것입니다. 생물학적으로 증폭되어 수술을 받으면 인터페이스 자체가 매우 안정적입니다. "즉, 복잡한 로봇 팔 동작으로 변환되는 신호가 강력하고 명확 해집니다. 시스템이 아직 초기 단계이기 때문에 피험자는 집이나 직장에서 사용할 수 없다는 큰 단점이 있습니다. 아직은 실험실의 컴퓨터에 연결하여 작동 및 시험해야 합니다. 그러나 이 기술을 완벽하게 만들어 실험실에서 꺼낼 수 있다면 그 가치는 헤아릴 수 없습니다. 의수 손을 가진 사람은 로봇 손을 제어하는 방법을 배울 필요가 없습니다. 움직임을 생각하는 것만으로 보철물이 즉시 꼬집고, 잡고, 풀립니다. 미시간 대학의 Sedana는 보철물을 최대한 사용하기 쉽게 만드는 것이 중요하다고 말합니다. 장치가 궁극적으로 유용하더라도 사람들은 번거로움을 경함하고 싶어하지는 않습니다. 사람들은 아침에 일어나서 켜고 켜자마자 움직일 수 있는 무언가를 원합니다. 사용하기 전에 준비하는 데에 몇 시간이 걸리는 것은 용납 할 수 없습니다. 앞으로 단계적 발전이 이루어지며 해결 해야 하는 부분입니다.