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Gedankengesteuerte Roboterhand kann Stein-Papier-Scherenspiele spielen

Forscher der japanischen Hiroshima-Universität haben eine Roboter-Handprothese entwickelt, die nur mit den Gedanken eines Trägers gesteuert werden kann. Die kostengünstige 3D-Druckkreation kann eine Vielzahl von Handbewegungen ausführen und sich sogar an einem Stein-Papier-Scherenspiel beteiligen. Die Ingenieure, die es entwickelt haben, hoffen, dass es von Menschen verwendet werden kann, die ihre Gliedmaßen durch Krankheit oder Unfall verloren haben.

"Prothetische Hände werden Patienten verschrieben, die aufgrund eines Unfalls oder einer Krankheit eine Amputation der oberen Extremität erlitten haben", sagte Toshio Tsuji, Professor an der Abteilung für Systemkybernetik in Hiroshima, gegenüber Digital Trends. „Insbesondere myoelektrische Handprothesen sind eine Art von extern angetriebenen Prothesen und verwenden Elektromyogrammsignale (EMG-Signale), die durch Muskelkontraktionen erzeugt werden, die den inneren Zustand und die Bewegungsabsichten eines Menschen widerspiegeln. Um eine myoelektrische Handprothese zu realisieren, die mit menschlichen Händen vergleichbar ist, ist es erforderlich, sowohl die hochgenaue Schätzung der Bewegungsabsichten des Benutzers aus gemessenen EMG-Signalen als auch natürliche zu erzielen [and]reibungslose Bedienbarkeit basierend auf der geschätzten Bewegung. “

Die von den Forschern entwickelte Hand reagiert auf die Wünsche des Trägers; Verwenden der Technologie des maschinellen Lernens zum Dekodieren ihrer EMG-Signale. Diese ungewollt erzeugten EMG-Signale werden mithilfe von Elektroden im Gerät über die Haut des Trägers erfasst. Der Vorgang ähnelt dem eines Elektrokardiogramms zur Messung der Herzfrequenz. Die Signale werden dann an den Computer gesendet, der mithilfe der Technologie des maschinellen Lernens schnell (innerhalb von fünf Millisekunden) ermittelt, welche Bewegung die Hand ausführen soll. Es sendet dann die notwendigen elektrischen Signale an die Motoren in der Hand.

Die Ergebnisse sind beeindruckend genau und können bei Bedarf einen beeindruckend gleichmäßigen Bewegungsumfang erzeugen. Um die Hand auf die Probe zu stellen, ließen die Forscher sie Stein-Papier-Scheren spielen, bei denen sich der Träger eine Handbewegung vorstellt, während eine andere Roboterhand mit einem konkurrierenden Zeichen gegen sie antritt. Darüber hinaus können Sie mit der Hand Wasserflaschen aufnehmen oder einer Person die Hand schütteln.

Als praktisches Instrument bleibt noch viel zu tun. Während es beispielsweise möglich ist, mit der Hand Türklinken zu drehen, ist dies nur möglich, wenn die Türen nicht schwer sind. Dies liegt daran, dass die Hand nur 0,5 kg (Kilogramm) einer normalen maximalen Greifkraft erzeugen kann. Das Team ist jedoch derzeit auf der Suche nach einem kommerziellen Partner, der das Projekt weiterentwickeln und auf den Markt bringen kann.

Ein Artikel, der die Arbeit beschreibt, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht.