Το μαλακό Robo-Glove μπορεί να βοηθήσει τους ασθενείς με εγκεφαλικό να μάθουν ξανά να παίζουν μουσική

Οι ερευνητές ανέπτυξαν το πρωτότυπο ενός άνετου και ευέλικτου “

μαλακός έξυπνος εξωσκελετός χεριών,

”

ή ρόμπο-γάντι, το οποίο δίνει ανατροφοδότηση στους χρήστες που πρέπει να ξαναμάθουν τις εργασίες που

απαιτούν χειροκίνητη επιδεξιότητα και συντονισμό, για παράδειγμα μετά από εγκεφαλικό. Η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε σε ασθενείς που πρέπει να ξαναμάθουν να παίζουν πιάνο ως απόδειξη αρχής, αλλά το γάντι μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί για να βοηθήσει στην εκ νέου εκμάθηση άλλων καθημερινών εργασιών.

Το εγκεφαλικό είναι η πιο σημαντική αιτία αναπηρίας για τους ενήλικες στην ΕΕ, η οποία επηρεάζει περίπου 1,1 εκατομμύρια κατοίκους κάθε χρόνο. Μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο, οι ασθενείς συνήθως χρειάζονται αποκατάσταση για να ξαναμάθουν να περπατούν, να μιλάνε ή να εκτελούν καθημερινές εργασίες. Έρευνες έχουν δείξει ότι εκτός από τη φυσικοθεραπεία και την εργοθεραπεία, η μουσικοθεραπεία μπορεί να βοηθήσει τους ασθενείς με εγκεφαλικό να ανακτήσουν τη γλώσσα και την κινητική λειτουργία.

Αλλά για άτομα που έχουν εκπαιδευτεί στη μουσική και που υπέστησαν εγκεφαλικό, η αναπαραγωγή μουσικής μπορεί από μόνη της να είναι μια δεξιότητα που πρέπει να ξαναμάθουν. Τώρα, μια μελέτη στο



Σύνορα στη Ρομποτική και την Τεχνητή Νοημοσύνη



έχει δείξει πόσο μυθιστόρημα


μαλακή ρομποτική


μπορεί να βοηθήσει τους ασθενείς που αναρρώνουν να ξαναμάθουν να παίζουν μουσική και άλλες δεξιότητες που απαιτούν επιδεξιότητα και συντονισμό.

«Εδώ δείχνουμε ότι το έξυπνο γάντι εξωσκελετού μας, με ενσωματωμένο


αισθητήρες αφής


,


μαλακοί ενεργοποιητές


και η τεχνητή νοημοσύνη, μπορούν να βοηθήσουν αποτελεσματικά στην


επαναμάθηση


των χειρωνακτικών εργασιών μετά


νευροτραύμα


», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Maohua Lin, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Ωκεανών και Μηχανολόγων Μηχανικών του Florida Atlantic University.

Σε ποιον ταιριάζει το γάντι: προσαρμοσμένο “έξυπνο χέρι”

Ο Lin και οι συνεργάτες του σχεδίασαν και δοκίμασαν ένα «έξυπνο».


εξωσκελετό χεριού


σε σχήμα πολυεπίπεδου, εύκαμπτου γαντιού ρομπο τυπωμένου 3D, το οποίο ζυγίζει μόνο 191 γραμμάρια. Ολόκληρη η περιοχή της παλάμης και του καρπού του γαντιού έχει σχεδιαστεί ώστε να είναι μαλακή και εύκαμπτη και το σχήμα του γαντιού μπορεί να προσαρμοστεί για να ταιριάζει στην ανατομία κάθε χρήστη.

Οι μαλακοί πνευματικοί ενεργοποιητές στα άκρα των δακτύλων του παράγουν κίνηση και ασκούν δύναμη, μιμούμενοι έτσι τις φυσικές, βελτιστοποιημένες κινήσεις των χεριών. Κάθε άκρη του δακτύλου περιέχει επίσης μια σειρά από 16 εύκαμπτους αισθητήρες ή «taxels», που δίνουν απτική αίσθηση στο χέρι του χρήστη κατά την αλληλεπίδραση με αντικείμενα ή επιφάνειες. Η παραγωγή του γαντιού είναι απλή, καθώς όλοι οι ενεργοποιητές και οι αισθητήρες τοποθετούνται στη θέση τους μέσω μιας ενιαίας διαδικασίας χύτευσης.

«Ενώ φορούν το γάντι, οι ανθρώπινοι χρήστες έχουν τον έλεγχο της κίνησης κάθε δακτύλου σε σημαντικό βαθμό», δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Δρ Erik Engeberg, καθηγητής στο Τμήμα Ωκεανών και Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Florida Atlantic.

«Το γάντι έχει σχεδιαστεί για να βοηθά και να βελτιώνει τις φυσικές κινήσεις των χεριών τους, επιτρέποντάς τους να ελέγχουν την κάμψη και την έκταση των δακτύλων τους. Το γάντι παρέχει καθοδήγηση στο χέρι, παρέχοντας υποστήριξη και ενισχύοντας την επιδεξιότητα.»

Οι συγγραφείς προβλέπουν ότι οι ασθενείς θα μπορούσαν τελικά να φορέσουν ένα ζευγάρι από αυτά τα γάντια, για να βοηθήσουν και τα δύο χέρια ανεξάρτητα να ανακτήσουν την επιδεξιότητα, τις κινητικές δεξιότητες και την αίσθηση του συντονισμού.

Το AI εκπαίδευσε το γάντι να γίνει δάσκαλος μουσικής

Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν τη μηχανική εκμάθηση για να διδάξουν με επιτυχία το γάντι να «αισθάνεται» τη διαφορά μεταξύ της αναπαραγωγής ενός σωστού και λανθασμένου τραγουδιού ενός τραγουδιού για αρχάριους στο πιάνο. Εδώ, το γάντι λειτουργούσε αυτόνομα χωρίς ανθρώπινη συνδρομή, με προ-προγραμματισμένες κινήσεις. Το τραγούδι ήταν «Η Μαίρη είχε ένα αρνάκι», που για να παίξει χρειάζονται τέσσερα δάχτυλα.

«Διαπιστώσαμε ότι το γάντι μπορεί να μάθει να διακρίνει ανάμεσα στο σωστό και το λάθος παιχνίδι πιάνου. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε να είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την εξατομικευμένη αποκατάσταση των ανθρώπων που επιθυμούν να ξαναμάθουν να παίζουν μουσική», δήλωσε ο Engeberg.

Τώρα που έχει αποδειχθεί η απόδειξη της αρχής, το γάντι μπορεί να προγραμματιστεί ώστε να δίνει σχόλια στον χρήστη σχετικά με το τι πήγε σωστό ή λάθος στο παιχνίδι του, είτε μέσω


απτική ανάδραση


, οπτικές ενδείξεις ή ήχος. Αυτά θα του επιτρέψουν να κατανοήσει την απόδοσή τους και να κάνει βελτιώσεις.

Σηκώνοντας το γάντι για τις υπόλοιπες προκλήσεις

Ο Lin πρόσθεσε: «Προσαρμογή του παρόντος σχεδίου σε άλλες εργασίες αποκατάστασης πέρα ​​από την αναπαραγωγή μουσικής, για παράδειγμα


χειραγώγηση αντικειμένων


, θα απαιτούσε προσαρμογή στις μεμονωμένες ανάγκες. Αυτό μπορεί να διευκολυνθεί μέσω της τεχνολογίας σάρωσης 3D ή των σαρώσεων CT για να διασφαλιστεί εξατομικευμένη εφαρμογή και λειτουργικότητα για κάθε χρήστη.»

«Αλλά πολλές προκλήσεις σε αυτόν τον τομέα πρέπει να ξεπεραστούν. Αυτά περιλαμβάνουν τη βελτίωση της ακρίβειας και της αξιοπιστίας της αίσθησης αφής, την ενίσχυση της προσαρμοστικότητας και της επιδεξιότητας του σχεδιασμού του εξωσκελετού και τη βελτίωση των αλγορίθμων μηχανικής μάθησης για καλύτερη ερμηνεία και ανταπόκριση στις εισροές των χρηστών.»

Αυτό




άρθρο




αρχικά εμφανίστηκε στο Frontiers Science News.