کنترل اسکلت بیرونی دست با ذهن و حرکات چشم

پژوهشگران یک اسکلت بیرونی دست توسعه دادند که با ذهن و حرکات چشم کنترل می‌شود. برتری این سامانه نسبت به اندام‌های رباتیک کنترل شونده با ذهن پیشین این است که می‌توان آن را در بیرون از آزمایشگاه و در محیط‌های شلوغ استفاده کرد.

کنترل اسکلت بیرونی دست با ذهن و حرکات چشم

طبق گزارشی که در شماره افتتاحیه مجله علم رباتیک منتشر شده، پژوهشگران یک اسکلت بیرونی دست توسعه دادند که تنها با افکار و حرکات چشم کنترل می‌شود. شش نفر کوادری‌پلژی این دستگاه را در موقعیت‌های روزمره آزمایش کردند و آنها با موفقیت فنجان قهوه را برداشتند، دونات‌ها را خوردند، اسفنج را فشردند و اسناد را امضا کردند.

Surjo Soekadar، عصب شناس و پزشک در بیمارستان دانشگاه توبینگن در توبینگن آلمان و رهبر این پژوهش می‌گوید: واقعیت این است که عملکرد این سامانه بیرون از آزمایشگاه، در محیط شلوغ و بدون نظارت بهبود چشمگیری نسبت به پژوهش‌های پیشین و کنترل اندام رباتیک با مغز داشته است.

این سامانه با ترجمه فعالیت الکتریکی مغز به سیگنال‌های کنترل در دست رباتیک کار می‌کند. کاربر یک کلاه با پنج الکترود می‌پوشد و در مورد چنگ زدن یک شی فکر می‌کند. این کار یک الگو در فعالیت مغز تولید می‌کند که توسط الکتروانسفالوگرافی یا EEG تشخیص داده می‌شود. یک الگوریتم بر روی یک رایانه یا تبلت این الگوهای فعالیت مغزی را مشخص و آنها را به سیگنال‌های کنترلی تبدیل می‌کند. سپس یک جعبه کنترلی و مجموعه‌ای از محرک‌ها، اسکلت بیرونی دست را هدایت می‌کنند تا حرکات هماهنگ و عمل چنگ زدن شی انجام شود.

Soekadar می‌گوید: کل فرآیند از نیت تا چنگ زدن تنها چند ثانیه طول می‌کشد که احتمالاً به اندازه کافی برای گرفتن یک توپ سریع نیست اما برای برداشتن یک فنجان یا چرخاندن دکمه مناسب است. اسکلت بیرونی دست توسط Nicola Vitiello و Maria Chiara Carrozza در مؤسسه بیورباتیک در پیزای ایتالیا توسعه داده شده است.

چرا نمایش‌های پیشین از رابط‌های مغز و ماشین (BMI) شرکت کنندگان را به آزمایشگاه محدود می‌کرد در حالی که این رابط به آنها اجازه استفاده از اسکلت بیرونی دست در دنیای واقعی مانند رستوران‌ها را می‌دهد؟ به این دلیل که حواس پرتی‌ها و رویدادهای غیر منتظره در فضاهای عمومی، تمرکز بر روی افکار مورد نیاز برای فعال شدن سامانه را دشوار می‌کرد.

گروه Soekadar با افزودن حرکات چشم به روش کنترل سامانه بر این مشکلات غلبه کردند. این حرکات با استفاده از electrooculography یا EOG و اندازه‌گیری پتانسیل الکتریکی بین الکترودهای قرار داده شده در نزدیکی چشم اندازه‌گیری می‌شود. شرکت کنندگان می‌توانند با حرکت ناگهانی چشم خود به سمت چپ یا سمت راست عمل چنگ زدن را رد کنند یا انجام دهند.

این دستگاه با شش نفر مبتلا به آسیب‌های نخاعی در مهره گردن C5 و C6 که یک آسیب رایج است مورد آزمایش قرار گرفت. همه آنها می‌توانستند شانه و آرنج خود را حرکت دهند و برخی از آنها در حرکت مچ دست محدودیت داشتند اما هیچ یک از آنها کنترلی بر انگشتان دست خود نداشتند. این سامانه توانایی حرکت انگشتان به تنهایی و مستقل از یکدیگر را ندارد. برای اینکار نیاز به ثبت دقیق‌تر فعالیت‌های مغز با استفاده از دستگاه‌های قابل کاشت BMI است که یک روش تهاجمی با اشکالات متعددی است.

Soekadar می‌گوید این روش استفاده از اسکلت بیرونی دست ممکن است به بازگرداندن عملکرد کامل دست کمک کند. او به نتایج یک آزمایش منتشر شده اشاره می‌کند که در آن شرکت کنندگان پاراپلژی که آموزش می‌دیدند تا با استفاده از یک BMI و اسکلت بیرونی رباتیک پایین تنه راه بروند، پس از ۱۲ ماه آموزش احساس درد و برخی حرکات اختیاری را بدست آوردند. شاید این اتفاق برای دست هم صادق باشد. که البته این پژوهش مستقل از پژوهش پیشین است و می‌تواند با سامانه Soekadar ارزان‌تر هم باشد. توانایی استفاده از این دستگاه در بیرون از آزمایشگاه و در خانه، مشارکت‌کنندگان را قادر می‌سازد تا خود آموزش ببینند و به این شکل هزینه‌ها کاهش یابد.


در همین زمینه بخوانید:

>>ترجمه سیگنالهای EEG به سیگنالهای کنترل در دست گرفتن اجسام


منبع: spectrum.ieee

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *