پیشرفتهای اخیر در علوم اعصاب، رباتیک و نرمافزار به دانشمندان این امکان را داده است که یک سیستم روباتیک بسازند که میتواند به سیگنالهای حرکتی عضلات در افراد قطع عضو پاسخ دهد. فعالیت سیستم خودکار جدید از طریق رابط مغز و رایانه انجام می شود. به لطف سیستم فوق، انسان ها و ربات ها با هم کار می کنند تا وظایف خاصی را به آسانی مانند نوشیدن آب برای یک فرد نیمه معلول انجام دهند.
بر اساس گزارش Frontiers Media، در آزمایشی که توسط محققان انجام شد، دو بازوی رباتیک به یک فرد نیمه معلول متصل شد که در یک دستش چنگال و در دست دیگرش چاقو بود. در همین حال، یک صدای کامپیوتری اقدامات در حال انجام را به ما می گوید: “چنگال را به سمت غذا ببرید” و “چاقو را بیرون بیاورید.”
شخصی که روی صندلی نشسته، تکه کیکی را در مقابل خود می بیند. این فرد پس از شنیدن دستورات انتقال از طریق صدای رایانه (مانند انتخاب محل برش)، حرکات دقیق دست انجام می دهد و بازوهای رباتیک تکه کوچکی از کیک را برش می دهند. او این فرمان را می شنود: «غذا را به سمت دهان حرکت دهید». فرد ناتوان جزئی با دست و بازوی روباتیک دیگر کیک را به سمت دهانش حرکت می دهد.
در کمتر از 90 ثانیه، فردی که حرکات بالاتنه بسیار محدودی دارد و در 30 سال گذشته قادر به استفاده از انگشتان خود نبوده، با تکیه بر مغز و بازوهای رباتیک خود بدون نیاز به این کار، کیک می خورد. از شخص دیگری
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی محققان آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز، مریلند، ایالات متحده، با همکاری اعضای دپارتمان طب فیزیکی و توانبخشی در دانشکده پزشکی جان هاپکینز، مقاله جدیدی را در مرزها در مجله نورروباتیک این برای در دسترس قرار دادن جزئیات سیستم رباتیک جدید آنها منتشر شد که از یک جفت بازوی مصنوعی و یک رابط مغز و کامپیوتر تشکیل شده است.
در دوربین تماشا کنید
سیستم های مغز-رایانه، همانطور که از نامشان پیداست، ارتباط مستقیمی بین مغز انسان و کامپیوتر ایجاد می کنند. این سیستمها سیگنالهای عصبی را رمزگشایی و ترجمه میکنند تا فرد بتواند برخی از اقدامات خارجی مانند حرکت نشانگر ماوس را بر روی صفحه نمایش بر اساس مغز خود انجام دهد.
تحولات اخیر سیستمی را تولید کرده است که خوردن کیک را نیز ممکن می سازد. این روش ممکن است در نگاه اول ساده باشد. اما این یک دستاورد بزرگ است. در مطالعهای که توسط محققان دانشگاه جان هاپکینز انجام شد، سیگنالهای حرکتی ماهیچهای در مغز به یک فرد نیمه فلج کمک کرد تا بازوهای رباتیک را کنترل کند.
مطالعه جدید حاصل بیش از 15 سال تحقیق در زمینه علوم اعصاب، رباتیک و نرم افزار است. این مطالعه که با همکاری دو بخش اصلی در دانشگاه جانز هاپکینز انجام شد، بخشی از یک پروژه تحقیقاتی بزرگتر به نام “تغییر اندام مصنوعی” است. آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا (معروف به دارپا) حمایت خود را از این پروژه اعلام کرد.
مقاله جدید دانشمندان یک مدل نوآورانه کنترل بازوی رباتیک را نشان می دهد که به فرد اجازه می دهد یک جفت بازوی رباتیک مصنوعی را با حداقل ورودی ذهنی حرکت دهد. دکتر فرانچسکو تانورمدیر ارشد پروژه در تیم تحقیق و توسعه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز و نویسنده ارشد تحقیقات میگوید: «این رویکرد کنترل مشارکتی برای بهرهگیری از قابلیتهای ذاتی رابط مغز و رایانه و سیستم روباتیک طراحی شده است. این رویکرد شرایط برد-برد را برای ما فراهم می کند و کاربر می تواند رفتار پروتز هوشمند را سفارشی کند.
دکتر تانور بر رابط عصبی و علوم اعصاب کاربردی تمرکز دارد. او ادامه می دهد: «نتایج ما مقدماتی است. اما ما هیجان زده هستیم که می توانیم به افراد دارای معلولیت حس کنترل واقعی را با دستگاه های کمکی هوشمند بدهیم.»
یکی از مهمترین تحولات در صنعت رباتیک که در مقاله جدید به آن اشاره شده است، ترکیب استقلال ربات و دستورات محدود انسان است. دکتر دیوید هندلمناولین نویسنده مقاله و مهندس ارشد در شاخه سیستم های هوشمند تیم تحقیق و توسعه اکتشافی آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز می گوید که دستگاه رباتیک بیشتر کار را انجام خواهد داد. اما رابط مغز و کامپیوتر به کاربر این امکان را می دهد که رفتار ربات را مطابق با سلیقه خود شخصی سازی کند.
دکتر هندلمن می گوید: “برای انجام وظایف انسان مانند برای افراد با تحرک محدود، روبات ها باید مهارت و مهارتی شبیه انسان داشته باشند.” کنترل برخی از چیزهای کوچکی که برای کارهای خاص اهمیت دارد را برای کاربر آسان تر می کند.”
مقالات مرتبط:
دکتر پابلو سلنیکمحقق ارشد این پروژه در بخش طب فیزیکی و توانبخشی دانشکده پزشکی جان هاپکینز گفت: تعامل انسان و رایانه در این پروژه قابلیتهای بالقوه این سیستمها را برای کمک به افراد دارای معلولیت نشان میدهد. این پروژه با پشتیبانی دارپا در آگوست 2020 (اوت و سپتامبر 2019) به پایان رسید. اما اعضای آزمایشگاه فیزیک کاربردی و دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز به همکاری با موسسات دیگر برای کشف عملکردهای بیشتر رابط های مغز و کامپیوتر ادامه می دهند.
تحقیقات قبلی نشان میدهد که تحریک حسی به افراد قطع عضو باعث میشود آنها احساس کنند که یک اندام فانتوم دارند. نتایج این تحقیق ممکن است توسط نسل بعدی دستگاه های رباتیک نیز مورد استفاده قرار گیرد. دانشمندان می گویند که افزودن بازخورد حسی به سیستم و انتقال مستقیم آن به مغز کاربر می تواند منجر به ساخت دستگاه پیشرفته تری شود که به کاربر اجازه می دهد تا وظایف خاصی را بدون نیاز به ارتباط بصری مداوم انجام دهد.
دکتر تانور می گوید محققان هنوز با مشکلات زیادی روبرو هستند و یکی از اهداف آنها بهبود زمان کار و دقت بازوهای رباتیک است. دانشمندان امیدوارند روزی یک سیستم روباتیک با قابلیت هایی فراتر از انجام کارهای روزمره بسازند.