在截肢者指导下由人工智能控制的仿生手,能最接近正常手部的灵巧性,研究人员表示。照片由戴夫·蒂滕索尔/犹他大学/健康日报提供
改善截肢者对仿生手控制的最佳方法是赋予假肢自主思维能力,一项新研究如此主张。
犹他大学神经机器人实验室的首席研究员马歇尔·特劳特在新闻稿中表示:"尽管仿生手臂正变得日益逼真,但控制它们仍然不够简便或直观。近半数使用者会放弃假肢,常归因于操作性能差和认知负担过重。"
研究人员在《自然通讯》期刊发表报告称,在截肢者指导下由人工智能程序控制的仿生手,能最接近正常手部的灵巧性。
研究指出,正常手部运动的很大一部分是无意识且直觉性的。当你抓握咖啡杯、圆珠笔或保龄球时,无需刻意指示每个手指的位置。
但机器人假肢手部和手臂需要截肢者付出此类努力——他们必须刻意思考每个手指的动作才能抓取物体。
为解决此问题,研究人员转向人工智能。他们训练AI响应仿生手中的接近传感器和压力传感器,形成特定预编程抓握姿势。
研究人员表示,压力传感器精度极高,甚至能检测到近乎无重的棉球落在其上。同时,接近传感器帮助每个手指"看见"前方物体,使AI形成完美稳定的抓握。
随后截肢者引导AI,与之共享控制权以实现所需功能。
特劳特指出:"我们不希望用户与机器争夺控制权。相反,机器在提升用户操作精度的同时简化任务。本质上,机器增强了他们的自然控制能力,使其无需思考即可完成任务。"
研究团队对四位肘部至腕部间截肢的志愿者测试了该仿生手。
研究报告显示,使用仿生手时,测试对象在抓握安全性和精确性方面表现更佳,且控制假肢所需心理负荷更低。研究人员称,他们能够完成拾取小物件或举杯等多项日常任务。
研究强调,这并非易事——塑料杯抓握力度过轻会掉落,过重则会压碎。
犹他大学工程学教授、高级研究员雅各布·乔治在新闻稿中表示:"通过添加人工智能,我们成功将抓握环节的部分功能转移至假肢自身。最终结果是更直观、更灵巧的控制,让简单任务重归简便。"
乔治补充道,团队目前正在探索脑机接口技术,使截肢者能用意念控制假肢,并通过手部压力传感器获得触觉反馈。
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