Protezy sterowane inteligencją mrówek

Protezy sterowane inteligencją mrówek

Rami Khushaba z Wydziału Inżynierii oraz Technologii Informatycznych Uniwersytetu Technicznego w Sydney, pracuje nad nową, doskonalszą metodą czerpania z ludzkiego ciała sygnałów elektrycznych, które będą sterować protezami.

Od jakiegoś już czasu wiadomo, że aktywność ludzkich mięśni, nazywana elektromiogramem (EMG) cechuje określona sygnatura sygnałów z centralnego układu nerwowego. Te tzw. sygnały mioelektryczne już dziś są wykorzystywane do sterowania protez.

Wiele jeszcze pracy musi zostać wykonane nim robotyczna ręka reagować będzie na intencję ruchu precyzyjnie i natychmiast.

„Najlepszym co można osiągnąć teraz, to kilka prostych, mało spektakularnych poleceń. Powodem takiego stanu rzeczy jest słabe rozpoznanie sygnału i wysokie koszty obliczeniowe powodujące opóźnienia.” – powiedział Khushaba. „Poprawa metod analizy sygnałów mioelektrycznych umożliwi udoskonalenie urządzeń i nad tym właśnie pracujemy.”

Khushaba opracowuje matematyczną metodę identyfikacji biosygnałów odpowiadających konkretnym ruchom rąk. Bada również optymalne rozmieszczenie elektrod.

„Projekt ten wykorzystuje nowatorskie algorytmy bazujące na ‘inteligencji roju’ (swarm intelligence), które rozwiązują wiele problemów związanych ze strategiami kontroli sygnałów mioelektrycznych.” –powiedział Khushaba. „Sposób w jaki członkowie kolonii mrówek współpracują ze sobą, by osiągnąć cel, jak choćby znalezienie pożywienia, może być wykorzystany w algorytmach będących potężnymi narzędziami do rozpoznawania obrazów.” – dodał.

Obecne metody przechwytywania biosygnałów z przedramienia przewidują zamontowanie na skórze 16 elektrod, które generują ogromna ilość danych do przetworzenia.

Natomiast Khushaba pokazał, że zastosowanie ‘inteligencji roju’ może uprościć system i pozwolić osiągnąć znacznie lepsze wyniki.

Zastosowanie algorytmów na 16 kanałowych zbiorach danych EMG pozyskanych od sześciu ludzi pozwoliło odnaleźć wzory, które pokazały, że tak naprawdę potrzebne były tylko trzy elektrody umieszczone na skórze.

„Te klika elektrod osiągnęło 97 procentową precyzję przechwytywania kluczowych dla ruchu biosygnałów.” – powiedział Khushaba. „Tak znaczące obniżenie liczby kanałów pracujących w czasie rzeczywistym pozwala obniżyć koszty obliczeniowe i poprawia wreszcie wydajność systemu.”

Khushaba wyraził nadzieję, że w niedalekiej przyszłości jego praca pozwoli ludziom z amputowanymi kończynami korzystać z protez, które reagować będą na ich intencje.

(lk)