DARPA Skaper Robot Hand som faktisk kan føles

Science fiction har lenge lovet oss proteser som kan møte eller overgå evnen til kjøtt og blod motstykker. Videospill og filmer som Deus Ex Deus Ex: Fallet er ute. Er det bra? Deus Ex: Fallet er ute. Er det bra? Fanger dette spillet herligheten til de gamle spillene, eller faller den flat? Les mer og jeg, Robot har presset mye kjørelengde ut av dette trope. I mange år har denne ideen imidlertid vært litt av en syk vits for ekte amputere, som ofte sitter fast ved hjelp av enkle mekaniske klør.

Til slutt har teknologien begynt å fange opp visjonen om science fiction. Denne uka, DARPA annonserte et nytt gjennombrudd som gir en naturlig følelse av berøring til disse mekaniske lemmer.

Fremskritt Teknologi

For ben er erstatningen allerede ganske sofistikert. Her er protesist Hugh Herr Hvordan Bionics vil forlenge og forbedre livet ditt Hvordan Bionics vil forlenge og forbedre livet ditt Tanken om som en science fiction pipedream, er vitenskapen om bionics ofte sett som uhyggelig. Men i den virkelige verden kan bioniske teknologier forlenge og forbedre livet ditt. Les mer som viser sine sofistikerte robotben, noe som gjør det mulig for brukere å gå, løpe, hoppe og til og med danse, helt naturlig.

Dessverre har armer vist seg en tøffere utfordring. Benene har en veldefinert funksjon: Hold brukeren oppreist under bevegelsen. Dette målet er så enkelt at lemmen vanligvis kan utlede hva den trenger for å så fra kontekst, ved å bruke bare noen få sensorer. I kontrast bruker vi armer til alle slags ting, noe som gjør dem mye vanskeligere å kontrollere.

Tidlige robotlegemer hadde bare noen få grader av frihet - kanskje en albue, et spinnende håndledd og en gripende mekanisme. Disse kan styres med, for eksempel, knapper inne i en sko. Dette fungerer for noen ting - holder et objekt, eller til og med rister hendene - men mislykkes for mer uvanlige eller delikate oppgaver. Som robotteknologi har vokst mer sofistikert 5 Avanserte Humanoid Robots Du må se for å tro 5 avanserte Humanoid Robots Du må se for å tro her, vi regner ned noen av de mest imponerende humanoide roboter noensinne opprettet. Fremtiden for robotteknikk kommer, og det er weirder enn noensinne. Les mer, metoder for å kontrollere disse armene har blitt tvunget til å forbedre seg.

En av de viktigste innovatørene på dette området har vært DARPA, en filial av DoD som undersøker futuristiske teknologier, som utvikler proteser for skadede veteraner. Her er en av deres nyeste prototypearmer, som er like sterk og nesten like begeistret som et ekte menneskelig lem.

Selvfølgelig kan dette ikke styres gjennom knapper i skoene dine! De to primære moderne kontrollteknikkene involverer både direkte tilknytning til nervesystemet. Plugging In Your Brain and Body - Framtiden for Implanted Computers Plugging In Your Brain and Body - Fremtiden for Implanted Computers Med dagens utvikling av teknisk innovasjon og fremskritt, er det nå Det er en god tid å utforske toppmoderne teknologi i datamaskin-menneskelig teknologi. Les mer .

Målrettet re-enervation virker ved å kutte nerver som kjører det manglende lemmet, og dirigerer dem inn i brystets muskelvev. Deretter, når brukeren prøver å flytte forskjellige ledd i armen, legger små biter av brystmuskel i stedet. Disse fleksene kan detekteres og brukes til å styre armen. For brukere som har en betydelig mengde arm igjen, kan det også være mulig å hente bøyningen av musklene som gjenstår, uten å bruke kirurgi.

Her er PBS 'Miles O'Brian å prøve ut DARPA-armen ved hjelp av denne teknikken:

Det andre alternativet er hjernelektroder. For denne prosedyren gjennomgår operatøren en operasjon for å implantere et elektrodearrangement noen få millimeter langt inn i hjernen som er involvert i å kontrollere hendene. Elektrodearrangementet har hundrevis av individuelle elektroder, hver som registrerer forskjellige mønstre av nevroner. En maskininlæringsalgoritme 4 Maskininlæringsalgoritmer som lager livet ditt 4 Maskininlæringsalgoritmer som lager livet ditt Du kan ikke innse det, men maskinlæring er allerede rundt deg, og det kan utøve en overraskende grad av innflytelse over livet ditt. Tro ikke på meg? Du kan bli overrasket. Les mer kan trent med disse dataene for å la armen tolke bruken av brukeren og handle i henhold til dette.

Touchy Technology

Dessverre er dette ikke nok for å selvkontrollere et lem. Mennesker er avhengige av deres følelsesfølsomhet og hvordan deres lemmer utgjøres (proprioception) for å utføre nesten hver eneste oppgave. Å være tvunget til å stole bare på visuell informasjon gjør at lemmerne er klumpete og besværlige.

Så hvordan legger du til en følelse av berøring med en robotarm?

Sensorene er enkle, men å få informasjonen tilbake i kroppen er utfordrende. En teknologi under utvikling er å feste elektroder til nervebundene i det gjenværende lem. Dessverre begrenser det antallet berørings kanaler til bare noen få - tilbakemeldingene er relativt rå. Her er Miles O'Brian igjen, intervjuer en amputert som hadde disse elektrodene implantert.

En annen tilnærming, og den som DARPA nylig gjorde et gjennombrudd med, er å gå tilbake til hjernen, og bruke elektroder til å stimulere det, “lukker sløyfen” slik at armen kan styres, og sensoren føles gjennom direkte nevralgrensesnitt. Dette er mye mer naturlig, og mye mer finkornet enn det som har vært mulig før.

Ifølge DARPAs kunngjøring var brukeren, en 28 år gammel quadriplegic mann, i stand til å føle og kontrollere en robotlegem med stor presisjon, ved hjelp av et elektrodearrangement implantert i hjernen. Brukeren, som var blindfoldet, var i stand til å bestemme hvilken finger som ble rørt med nesten perfekt nøyaktighet, og rapporterte at det føltes som at hans egne økologiske fingre ble stimulert. Det var første gang han kunne føle fingrene på mer enn ti år.

Han kunne til og med, når forskerne rørte på to fingre, merke til at noe var galt, og spurte om de prøvde å spille et triks på ham. Dette er en indikasjon på hvor nøyaktig denne syntetiske følelsesfølelsen er. I den ikke for fjerne fremtiden, mer sofistikerte hjerneimplantater. Brain Control With Light: Det er mulig med optogenetisk hjernekontroll med lys. Det er mulig med optogenetikk. I løpet av de siste årene er det kommet en ny teknikk som heter "optogenetics", noe som kan hjelpe forskere å unravel hjernens hemmeligheter (og behandle sykdommene) på en helt ny måte. Les mer kan tillate brukere å utføre intrikate oppgaver, som å klappe origami eller spille et musikkinstrument.

Stien til markedet

Dessverre er det en lang vei fra denne typen laboratoriesuksess for å faktisk endre livene til amputere. Mens denne typen banebrytende forskning er spennende, lever mange amputere fortsatt med enkle, mekaniske splitt-krokproteser. Disse enkle systemene ble opprinnelig utviklet under borgerkrigen, og har ikke avansert mye siden. Golfen mellom det som er mulig og hva folk faktisk bruker er stor. Det blir noen år før det er mulig å lukke gapet for de fleste amputere.

Hva synes du om denne teknologien? Har du eller en kjære mangel på en lem? Hva slags protese bruker du? Del historiene dine i kommentarene.

Image Credits: Robotarm av Ociacia via Shutterstock

Utforsk mer om: Bionic Technology, Geeky Science, Robotics, Science Fiction.