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可视仿生手

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这种仿生手可以通过摄像头分析物品的形状和大小,从而快速、轻松 地抓取任何物品。

一款可以自动“辨识”目标并精准灵活操作的直觉型仿生手,可以改变上肢残疾者的生活。这款假肢由纽卡斯尔大学的生物医学工程师设计完成,它证明了人类构想可以与技术高效的人工智能通力合作。

陈晓蓉

当道格·麦金托什(Doug McIntosh,一名参与临床试验的截肢者)30年来第一次迅速、准确而且毫不费力地抓取一件物品时,仿生手的设计者说,他脸上流露出的喜悦便是最好的回报。

“这表明我的创新很成功,并且我的试验参与者也对此感到满意。”纽卡斯尔大学神经科学研究所的生物医学工程师基亚努什· 纳扎普尔(Kianoush Nazarpour)博士说。这款仿生手是2018年Netexplo创新奖的获奖作品之一。

新一代的假肢使佩戴者可以在无需用脑、无需思考的情况下,下意识地抓取物品。它就像一只真正的手,能够准确地抓取物品,而对这种能力我们早习以为常。

一般过程中,使用者先要看到物体,然后从生理上刺激手臂肌肉,接着才能触发假肢运动。新版的仿生手内置微型摄像头(成本不超过1.5美元),它能采集前方物品的图像,评估其形状和大小,然后触发拾取物品的一系列流畅动作,这一切只需要几秒钟的时间。

佩戴者只要朝着正确的方向瞟一眼即可。这款仿生手有四种不同的“抓取动作”可选,分别适用于端起杯子、握住电视遥控器、用拇指和两根手指抓紧物品,以及用拇指和食指夹住物品的情形。它还能通过人工智能技术持续提高探测和抓取技能。该设备的速度比现在市面上的仿生假肢快10倍。

“反应能力是人工假肢的主要障碍之一。要掌握它的动作方法,需要大量练习、保持专注,并投入时间。”纳扎普尔解释说。“在过去100年里,假肢基本没有发生什么变化,只不过是设计更精细,材料更轻更耐用,但工作原理却是一样的。”他补充道。“ 这一系统的魅力在于它更灵活,并且可以让仿生手抓取新的物品——这一点至关重要,因为在日常生活中,人们可以毫不费力地抓取各种他们从未见过的物品。”

纳扎普尔在伊朗长大,从小就梦想成为一名医生。从1999年起,他开始潜心研究如何改良假肢。假肢可以帮助在感觉运动方面存在缺陷的人士恢复功能,也就是把想法转化为行动,把感觉转化为知觉,这一点激发了他的研究兴趣。

最关键的一点是,要了解外围神经系统是如何对肢体的机电刺激作出反应的,这有助于为设计假体提供思路。机械设计和计算机程序均可从网上获取,它们适用于各类人工上肢产品并可安装在这些产品上。

纳扎普尔说:“我们制造的是一个装置和软件控制系统,而不是人工手。”并补充说硬件成本仅为1 美元。除了能给残疾人士带来显而易见的好处以外,仿生手还可以安装到智能机器人身上,为产业和企业带来收益。

最近的统计显示,英国每年大约新增600名上肢截肢者, 其中50%的人介于15至54岁之间。在美国,这一数字要高出很多,美国每年新增50 万名上肢截肢者。

 

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