纽卡斯尔年夜学的生物医学工程师将仿外行与相机相联合,从新给“手眼调和”这一成语增加了新的意义。这一款仿外行正在接收临床实验,工程师们想应用机械进修技巧将其与惯例的相机相合营,旨在掀起智能化假肢的新风潮。残障人士无需操作仿外行,便可以应用这款装备主动抓握物体。
往日的金属钩假肢经由了漫长的演化之路,才优化到当今我们所应用的容貌,但依然年夜有改良空间。最新一代的假肢可谓是机械界的事业,它们可以应用肌电传感器从病人的手臂神经末尾吸收电脉冲,从而加倍天然地掌握活动,但到达一点这其实不轻易。除机械装备拆卸自己,新型伺服机电和反应机制的研发依然须要极致的专注、年夜量的耐烦和诲人不倦的测试。
由于我们在掌握本身的手臂时并没有对它们宣布指令。想要弄清晰到达这类程度的难度,可以测验考试做一些不起眼的杂事,好比拿起一杯茶——请细心不雅察你的手做出的反响——它接近杯子、握住杯子把儿、把把儿转过去、再端起杯子,同时把控偏向。
关于普通人来讲,这连续串的手部举措都是自觉的。我们只是敌手宣布了我们的设法主意,其他的细节则全体交给了中枢神经体系下端。然则患者应用假肢的时刻必需赓续地宣布指令指点假肢的每步举措,由于即便是最庞杂的假肢也不是人们真实的肢体,而是须要慢慢指点的对象。
纽卡斯尔年夜学团队正在尽力开辟一款仿外行,残障人士应用这款装备抓取物体时,其配套的便宜的数码相机可以剖析物体,分辩出物体外形和年夜小,并依据这些信息调剂握力。工程师的设法主意是应用假肢自己取代患者掌握手的挪动方法,就像主动泊车形式下的汽车,无需人们操心掌控。
生物医学工程高等讲师Kianoush Nazarpour博士说:“曩昔的一百年里,假肢范畴产生了很年夜变更——设计更友爱、材质更轻、更耐用,但其任务方法依然没有出息。纽卡斯尔年夜学应用盘算机视觉技巧开辟了一种完成主动呼应的仿外行,它现实上就像一只真实的手一样,应用者只需朝物体的偏向瞟一眼便可以伸出“手”拿起杯子或饼干。
“天然假肢的重要妨碍之一就是肢体的反响性,关于很多被截肢者而言,他们本来习气了安康的手臂或腿部,所以假肢用起来费事很多,经由了一个世纪以来的摸索,我们如今终究开辟出了直不雅上“不消思虑就可以做出反响的手”。
新型仿外行制作的症结是机械进修技巧。为了让假手加倍顺应人们的应用习气,我们发明了所谓的卷积神经收集体系(CNN),用跨越500个可抓握物体图片对这小我工智能体系停止了测试,每一个物体迁移转变5个角度拍摄一次,共拍摄72次。这些物体分为四类——可以捏起来的、可以像三脚架一样抓取的(也就是拇指和两根手指抓起器械,如抓一个保龄球)、手掌手段中立抓握的的(好比能抓起一瓶啤酒或许拿起茶杯),还有一种是手掌手段向上抓取的(好比拿起遥控器)。停止体系微调后,我们随后测试中的真什物体和新的物体对该体系停止了实测。
该研讨的提议人Ghazal Ghazaei说:“我们会将向盘算机展现图片——好比一根棍子,但我们展现的不只仅是一张照片,而是分歧角度和偏向的很多张,这些图片乃至还包含分歧的光线和配景下拍摄的,终究盘算机学会本身须要遴选拿起图中棍子所须要的方法,所以电脑不只是在做图象婚配游戏,它在进修依据抓握类型辨认物体,并将其分组,以便胜利做出抓握行动,这套体系使仿外行可以或许精确地评价和抓取从未见过的新对象——这是仿生假肢逾越式成长的一年夜步。”
现实上,这意味着只需将价值99便士(1.28美元)的相机植入到假肢上,工程师可以写入法式赞助假肢辨认物体,并选择恰当抓握方法和力度拿起物体,例如手掌中央的力气拿起杯子或翻过手掌拿起电视遥控器。并且,这一切的产生都以毫秒为单元,据该团队称款仿外行比今朝的假肢要快10倍。
研讨人员泄漏,这款新型仿外行内置体系也比其他体系更灵巧,能熟能生巧地处置八怪七喇的物体,而不消依附宏大的图象数据库。
该团队由纽卡斯尔的专家学者构成,在泰恩病院NHS信任基金会支撑下,向纽卡斯尔弗里曼病院的病人供给了这款仿外行。但是,这类装有相机的仿外行还只是暂时处理计划,人们仍在努力于创造装备有庞杂传感器的先辈假肢,使病人完成用年夜脑便可直接掌握肢体的欲望。
Nazarpour说:“这(仿外行)是我们通往终究目的的跳板,但主要的是,它很廉价并且可以很快推行,无需装置新的假肢——该体系适配以后市情上的假肢。”该项目揭橥在《神经工程杂志》上。