Широкий обзор

Рука, которая видит

cou_03-18_hand_01.jpg

Эта бионическая рука может быстро и легко захватывать предметы благодаря установленной на ней камере, которая фотографирует их и оценивает их форму и размер.

Инженерам-биомедикам из университета Ньюкасла удалось создать бионическую руку, способную «видеть» предметы и манипулировать ими с поразительной точностью и плавностью. Этот «интуитивный» протез, разработанный с использованием технологий искусственного интеллекта, обещает существенно улучшить жизнь людей с ампутированными верхними конечностями.

Чэнь Сяожун

Даг Макинтош потерял руку двадцать лет назад. Когда в ходе клинических испытаний нового бионического протеза он впервые за это время смог легко и быстро взять предмет без малейших на то усилий, его лицо озарилось радостью. По словам разработчика протеза, этот момент стал для него лучшей наградой за проделанную работу.

«Это значит, что я все сделал правильно», – отметил доктор Киануш Назарпур (Kianoush Nazarpour), старший преподаватель кафедры биомедицинской инженерии Института нейронаук в Университете Ньюкасла (Соединенное Королевство). Бионическая рука вошла в число проектов-победителей форума цифровых инноваций Netexplo 2018 года.

Новое поколение протезов позволяет пользователю брать предметы автоматически, не задумываясь – почти как настоящей рукой, чью способность правильно захватывать и удерживать предметы мы воспринимаем как должное.

Обычно обладателю протеза требуется посмотреть на предмет, который он хочет взять, чтобы вызвать физическую стимуляцию мышц уцелевшей руки и привести в движение протез. В разработке доктора Назарпура на искусственной руке установлена миниатюрная видеокамера стоимостью менее 1,50 доллара. Она фотографирует находящийся перед ней предмет, а встроенный в протез компьютер анализирует данные о его размере и форме и запускает процессы, обеспечивающие серию плавных движений по его захвату. Все это – в считанные секунды и в десять раз быстрее, чем существующие бионические протезы.

Пользователю достаточно бросить беглый взгляд в нужном направлении, и «умная» рука сама выберет оптимальный хват из четырех вариантов, подходящих для охватывания чашки, удержания пульта дистанционного управления, захватывания предмета тремя пальцами или защипывания между большим и указательным пальцами. Благодаря технологии искусственного интеллекта техника распознавания и захвата предметов совершенствуется по мере использования протеза.

«Одним из главных недостатков искусственных конечностей является недостаточная реактивность. Управление ими требует тренировки, концентрации и времени, – поясняет Назарпур. – Протезы конечностей почти не изменились за последние 100 лет. Их дизайн улучшился, материалы стали легче и долговечней, однако принцип работы остался тем же».

«Преимущество этой системы – ее гибкость: рука способна брать даже неизвестные ей предметы. Это чрезвычайно важная особенность, ведь в повседневной жизни нам то и дело приходится иметь дело с вещами, которые мы никогда не видели раньше».

Киануш Назарпур, выросший в Иране и мечтавший стать врачом, занимается исследованиями в области совершенствования протезов конечностей с 1999 года. Им движет надежда, что его исследования смогут помочь людям с сенсомоторными нарушениями.

Электромеханическую схему и компьютерную программу новой бионической руки можно найти в Интернете, адаптировать при необходимости и установить на другие типы протезов рук. «Мы создаем систему управления устройством и программой, а не сами протезы», – объясняет Назарпур, уточняя, что аппаратное обеспечение стоит всего один доллар. Его разработка, в первую очередь предназначенная для инвалидов, может использоваться в создании роботов с искусственным интеллектом и представлять интерес для промышленности и деловых кругов.

Согласно недавним статистическим данным, число лиц с ампутированными верхними конечностями в Соединенном Королевстве каждый год увеличивается примерно на 600 человек, половину из которых составляют люди в возрасте от 15 до 54 лет. В США это число значительно выше: здесь рук ежегодно лишается 500 000 человек.

«Мы планируем сотрудничать с целым рядом производителей протезов, и нам необходимо строить нейронные сети, – делится Назарпур, который вместе со своей командой продолжает совершенствовать систему. – Я искренне надеюсь, что наша работа принесет пользу тысячам людей во всем мире».

Дополнительная информация:

Рука, которая видит (пресс-релиз университета Ньюкасла на английском языке)

Видео