Nova mão protética macia oferece interface biônica natural

Uma nova mão protética suave para interface biônica natural

A integração completa do sistema mostrando a combinação de sensores HD-SEMG em um soquete macio, mão multirergista suave e o controle sinérgico neural em tempo real. Crédito: Patricia Capsi-Morales.

Os recentes avanços tecnológicos abriram novas possibilidades para o desenvolvimento de ferramentas assistidas e médicas, incluindo membros protéticos. Enquanto esses membros costumavam ser objetos rígidos com a mesma forma que os membros, as próteses agora são mais suaves e parecem mais realistas, com alguns também integrando componentes robóticos que ampliam consideravelmente suas funções.

Apesar desses desenvolvimentos, a maioria dos membros robóticos disponíveis comercialmente não pode ser controlada de maneira fácil e intuitivamente pelos usuários. Isso limita significativamente sua eficácia e até que ponto eles podem melhorar a qualidade de vida das pessoas.

Pesquisadores do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT) e da Imperial College London desenvolveram recentemente uma nova mão protética suave que poderia ser mais fácil para os usuários controlar. Este sistema, apresentado em um Robótica científica Artigo aproveita uma nova abordagem de controle que integra os padrões de coordenação de vários dedos (ou seja, sinergias posturais) com a decodificação da atividade dos motoneurônios na coluna da coluna da coluna das pessoas.

“Nosso artigo recente é o resultado de uma Synergy Grant da ERC, para a qual meu grupo no IIT e o grupo de Dario Farina no Imperial College London cooperaram para estabelecer uma nova conexão” natural “entre os usuários e suas mãos artificiais, tornando humano e A inteligência artificial fala através de uma conexão neural “, disse Antonio Bicchi, co-autor do artigo, à Tech Xplore.







Um vídeo mostrando o controle baseado em Synergy do MN do Softand Pro-2 por um participante sem comprometimento físico. O participante explora os recursos de manipulação de agarrar e manipulamento com vários objetos. Este vídeo mostra que o participante explora o espaço de controle sem compreender objetos e executar exemplos de agarrar funcionais e manipulação em mãos de vários objetos. Crédito: Robótica científica (2025). Doi: 10.1126/scirobotics.ado9509

Quando os humanos completam uma tarefa manual, eles normalmente coordenam os movimentos de seus dedos de maneiras dinâmicas. Esses padrões básicos de coordenação são conhecidos como sinergias posturais.

Bicchi, Farina e seus colaboradores criaram um método para controlar os membros protéticos que integra sinergias posturais à decodificação neural das atividades do motoneurônio espinhal. Em outras palavras, os padrões de coordenação dos dedos são combinados com a análise de sinais elétricos originários dos sistemas nervosos das pessoas, que podem ser usados ​​para prever os movimentos que eles gostariam que a mão robótica realizasse em um determinado momento.

“A mão é construída com uma mistura de materiais macios, para a pele, os tendões e os ligamentos e de materiais rígidos, para os ossos”, explicou Bicchi.

“Os ossos artificiais rolam um no outro, em vez de girar pinos como as mãos do robô normalmente. O arranjo do tendão é tal que a mão pode se adaptar à forma dos objetos a serem agarrados – reproduzindo um autônomo e inteligente Comportamento de agarrar observado nas mãos humanas. ”

Uma nova mão protética suave para interface biônica natural

Um indivíduo com deficiência de membro usando o sistema durante a familiarização, e o outro mostra um indivíduo saudável usando a prótese como desvio (abaixo do braço). O estudo demonstra o alinhamento entre as intenções das mãos e os movimentos protéticos dos dedos. Crédito: Patricia Capsi-Morales.

Uma característica única da mão protética suave desenvolvida por essa equipe de pesquisadores é que ela não apenas permite que os usuários compreendam objetos intuitivamente, mas também os manipulam de maneiras específicas. Por exemplo, isso pode permitir que os usuários não apenas compreendam uma garrafa de água, mas também gire a tampa entre os dedos da mão robótica para abri -la.

Bicchi, Farina e seus colegas avaliaram o desempenho da mão em uma série de experimentos iniciais, envolvendo pessoas que possuem todos os seus membros e aqueles que precisam de uma mão protética. Suas descobertas foram altamente promissoras, pois a mão foi encontrada para permitir que os usuários realizassem movimentos de mão complexos, manipulando objetos com mais precisão e naturalidade do que usariam outras mãos protéticas.

No futuro, a abordagem e o design de controle criados por esses pesquisadores poderiam ser aplicados ao desenvolvimento de outros membros protéticos. A mão protética suave que eles introduziram também pode ser melhorada ainda mais e testada em ambientes clínicos, o que poderia eventualmente contribuir para sua comercialização.

“Mostramos que há uma conexão direta entre dois dos níveis em que uma organização inteligente em ‘sinergias’ da assustadora multidão e complexidade das mãos humanas havia sido anteriormente observada”, disse Bicchi.

“De um lado, a fenomenologia da compreensão humana era conhecida por exibir um espaço latente de alguns padrões que dominam o uso diário das mãos. Por outro lado, a reconstrução de sinais de motoneurônio usada para comandar a mão da medula espinhal também mostrou Um espaço inferior dimensional, reduzindo sua dimensionalidade muito grande.

Mais informações:
Patricia Capsi-Morales et al, Mesclando Motoneurônio e Sinergias Posurais em Projeto de Mão Protética para Interface Bionic Natural, Robótica científica (2025). Doi: 10.1126/scirobotics.ado9509.

© 2025 Science X Network

Citação: A nova mão protética macia oferece interface biônica natural (2025, 28 de janeiro) recuperada em 28 de janeiro de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-01-Soft-prosthetic-natural-bionic-interfacing.html

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