Protezy dłoni przeszły długą drogę. Może nie powinienem, ale pozwolę sobie nieco zażartować, że dużo "zręczniej" (wiem, to słaby żart) byłoby mówić w ten sposób o protezach nóg, ale na razie mamy "tylko" (i aż!) dłoń. Inżynierowie z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa proponują coś, co zdecydowanie wyprzedza swoje czasy. Opracowana przez nich hybrydowa proteza dłoni nie tylko imituje ludzki chwyt, ale także pozwala dostosować siłę uścisku do przedmiotu, który trzyma – dokładnie tak, jak robi to zdrowa ręka.
Tradycyjne robotyczne dłonie borykały się z bardzo istotnym problemem: były albo zbyt sztywne, co uniemożliwiało precyzyjne ruchy, albo zbyt miękkie, przez co nie radziły sobie z trzymaniem cięższych obiektów. Zespół badaczy połączył te dwa aspekty, tworząc hybrydowy system składający się z elastycznych polimerów i sztywnej wewnętrznej struktury wydrukowanej w 3D. W efekcie powstała proteza, która może zarówno mocno ścisnąć przedmiot, jak i delikatnie trzymać wymagające "czulszego dotyku" obiekty — na przykład szklankę.
Urządzenie wyposażono w trzy warstwy czujników dotykowych inspirowanych ludzką skórą. To właśnie one pozwalają protezie rozróżniać kształt i fakturę powierzchni różnych przedmiotów, zamiast jedynie wykrywać sam dotyk. Każdy palec posiada miękkie, wypełnione powietrzem stawy, które są sterowane za pomocą mięśni przedramienia użytkownika. Sztuczne receptory dotyku przekazują informacje sensoryczne do algorytmów uczenia maszynowego, które tłumaczą je na sygnały rozumiane przez układ nerwowy.
Proteza, która „czuje”
Zastosowanie neuronalnego sprzężenia zwrotnego pozwala użytkownikowi nie tylko sterować protezą, ale także odczuwać to, co trzyma w dłoni. Technologia ta działa na zasadzie elektrycznej stymulacji nerwów, co daje iluzję rzeczywistego dotyku. Badacze w ten sposób zamierzają dać osobom dotkniętym utratą kończyny górnej możliwość bezpiecznej i swobodnej interakcji z otoczeniem, odczuwania i trzymania swoich bliskich bez obawy o przykre wypadki. Każda taka sytuacja przypomina ludziom z niepełnosprawnością, że ich protezy nie pozwalają na wszystko to, co możliwe jest ze zdrowymi kończynami. A gdyby tak mogli oni... zapomnieć o ograniczeniach, jakie ich spotkały?
Hybrydowa proteza została poddana intensywnym testom laboratoryjnym, w trakcie których z powodzeniem manipulowała 15 różnymi przedmiotami codziennego użytku: były to m.in. pluszowe zabawki, metalowe butelki z wodą, kartonowe pudełka oraz gąbki do mycia naczyń. W eksperymentach osiągnęła skuteczność na poziomie 99,69%, co jest wynikiem absolutnie nieosiąganym wcześniej w tej dziedzinie. Badaczy i widzów testów zdumiło delikatne uniesienie plastikowego kubka wypełnionego wodą trzema palcami – bez jakiejkolwiek deformacji naczynia. Zrobiła to dokładnie tak, jak to robi naturalna ludzka dłoń.
Przyszłość robotyki i protez
Eksperci są zgodni: hybrydowa proteza to ogromny postęp nie tylko we własnej dziedzinie, ale także w przyszłości robotyki w ogóle. Niesamowicie ważne dla dalszego rozwoju tej technologii będą trzy elementy: bardziej zaawansowane czujniki dotykowe, udoskonalone algorytmy interpretujące bodźce oraz skuteczniejsze metody stymulacji nerwów użytkownika. Na przykład: skąd wiemy, że przedmioty wyślizgują nam się z rąk? To nasze nerwy wyczuwają ów fakt, a sygnał biegnie do mózgu, gdzie jest przetwarzany przez odpowiednie ośrodki. Błyskawicznie uzyskujemy informację: "przedmiot zaraz wypadnie, skoryguj chwyt". Właśnie to naukowcy chcą odzwierciedlić w kolejnej generacji protez. Byłby to ogromny przełom.
Naukowcy pracują więc nad dalszymi usprawnieniami, które mogą obejmować zwiększenie siły chwytu, zastosowanie materiałów klasy przemysłowej oraz lepszą integrację z ciałem użytkownika. Protezy — miejmy nadzieję niedalekiej — przyszłości nie tylko pomogą osobom po amputacjach odzyskać pełną sprawność, ale również znajdą zastosowanie w robotyce medycznej i przemysłowej.
Czytaj również: Takiej protezy jeszcze nie było. Tego nie da się przywrócić tylko z pozoru
Rysuje nam się prawdziwa rewolucja w dziedzinie protetyki. System czujników dotykowych i neuronowemu sprzężeniu zwrotnemu urządzenie naśladują ludzką dłoń zarówno pod względem ruchu, jak i odczuwania dotyku. Jeżeli ktoś mi powie, że to nie jest ważne osiągnięcie, to absolutnie się z tym nie zgodzę. Na naszych oczach dzieje się coś, co w przyszłości zaowocuje zauważalnie wysokim komfortem osób, którym się nie poszczęściło i z jakiegoś powodu brakuje im zdrowych kończyn.
Hej, jesteśmy na Google News -
Obserwuj to, co ważne w techu
