DARPA skapar robothand som faktiskt kan känna

Science fiction har länge lovat oss protetiska lemmar som kan mötas eller överträffa deras kött och blod motsvarigheter. Videogames och filmer som Deus Ex Deus Ex: Fallet är ute. Är det något bra? Deus Ex: Fallet är ute. Är det något bra? Tar detta spel de gamla spelarnas ära, eller faller den platt? Läs mer och jag, Robot har pressat mycket körsträcka ut ur denna trope. Under många år har dock denna idé varit lite av ett sjukt skämt för riktiga amputärer, som ofta fastnar med enkla mekaniska klor.

Slutligen har tekniken börjat ta sig till visionen om science fiction. Denna vecka, DARPA tillkännagav ett nytt genombrott som ger en naturlig känsla av beröring till dessa mekaniska lemmar.

Avancerad teknik

För ben är ersättningarna redan ganska sofistikerade. Här är prostetiker Hugh Herr Hur Bionics kommer att förlänga och förbättra ditt liv Hur Bionics kommer att förlänga och förbättra ditt liv Tänk på som en science fiction pipedream, är vetenskapen om bionics ofta betraktad som oönskade. I den verkliga världen kan bionic-tekniker dock förlänga och förbättra ditt liv. Läs mer som visar sina sofistikerade robotben, vilket gör det möjligt för användare att gå, springa, hoppa och till och med dansa, helt naturligt.

Tyvärr har armar visat en hårdare utmaning. Benen har en väldefinierad funktion: behåll användaren upprätt under rörelse. Det här målet är så enkelt att lemmen vanligtvis kan avleda vad det behöver för att så från sammanhanget, med bara några sensorer. Däremot använder vi armar för alla sorters saker, vilket gör dem mycket svårare att kontrollera.

Tidiga robotlimmar hade bara några grader av frihet - kanske en armbåge, en snurrande handled och en gripande mekanism. Dessa kan kontrolleras med hjälp av t.ex. knappar inuti en sko. Detta fungerar för vissa saker - håller ett föremål, eller till och med skakar hand - men misslyckas för mer ovanliga eller känsliga uppgifter. Eftersom robotiken har blivit mer sofistikerad 5 Avancerade humanoidrobotar du måste se för att tro 5 avancerade humanoidrobotar du måste se för att tro här räknar vi ner några av de mest imponerande humanoidrobotar som någonsin skapats. Robots framtid kommer, och det är väderligare än någonsin. Läs mer, metoder för att kontrollera dessa armar har tvingats förbättras.

En av de främsta innovatörerna på detta område har varit DARPA, en gren av DoD som undersöker futuristiska teknologier, som utvecklar proteser för skadade veteraner. Här är en av deras senaste prototypvapen, som är lika stark och nästan lika skön som en verklig mänsklig lem.

Självklart kan detta inte styras genom knappar i dina skor! De två primära moderna kontrollteknikerna involverar både direkt koppling till nervsystemet. Plugging In Your Brain and Body - Framtiden för implanterade datorer som pluggar i din hjärna och kropp - Framtiden för implanterade datorer Med den nuvarande utvecklingen av teknisk innovation och framsteg, är det nu en bra tid att utforska den senaste tekniken inom dator-mänsklig teknik. Läs mer .

Riktad omvärdering fungerar genom att avbryta nerverna som driver den saknade lemmen och dirigera dem i bröstets muskelvävnad. Då, när användaren försöker flytta olika leder i armen, lägger de små bitarna av bröstmuskeln i stället istället. Dessa böjningar kan detekteras och används för att styra armen. För användare som har en väsentlig mängd arm kvar, kan det också vara möjligt att hämta böjningen av musklerna som kvarstår, utan att använda kirurgi.

Här är PBS 'Miles O'Brian utprovning av DARPA-armen med hjälp av denna teknik:

Det andra alternativet är hjärnelektroder. För denna procedur genomgår användaren kirurgi för att implantera en elektrodmatris några millimeter långt in i hjärnans område som är inblandat i kontrollen av dina händer. Elektroduppsättningen har hundratals enskilda elektroder, vilka alla registrerar olika mönster av neuroner. En maskininlärningsalgoritm 4 Maskininlärningsalgoritmer som formar ditt liv 4 Maskininlärningsalgoritmer som skapar ditt liv Du kanske inte inser det men maskininlärning är redan runt omkring dig och det kan utöva en överraskande grad av inflytande över ditt liv. Tro mig inte? Du kan bli förvånad. Läs mer kan utbildas med denna information för att låta armen tolka användarens vilja och agera i enlighet därmed.

Touchy Technology

Tyvärr är det i sig inte tillräckligt för att naturligtvis kontrollera ett lem. Människor litar på sin känsla av beröring och hur deras lemmar ställs (proprioception) för att utföra nästan varje uppgift. Att vara tvungen att förlita sig bara på visuell information gör våra lemmar klumpiga och besvärliga.

Så hur lägger du till en känsla av beröring med en robotarm?

Sensorerna är enkla, men att få informationen tillbaka i kroppen är utmanande. En teknik under utveckling är att fästa elektroder i nerverna i den återstående lemmen. Tyvärr begränsar detta antalet beröringskanaler till bara några - återkopplingen är relativt rå. Här är Miles O'Brian igen, intervjuar en amputant som hade dessa elektroder implanterade.

Ett annat tillvägagångssätt, och det som DARPA nyligen gjorde ett genombrott med, är att gå tillbaka till hjärnan och använda elektroder för att stimulera det, “stänger slingan” så att armen kan styras, och dess sensorer känns, genom direkt neuralt gränssnitt. Detta är mycket mer naturligt, och mycket mer finkornigt än vad som tidigare varit möjligt.

Enligt DARPAs tillkännagivande kunde användaren, en 28-årig quadriplegic man, känna och kontrollera en robotlim med stor precision, med hjälp av en elektroduppsättning implanterad i sin hjärna. Användaren, som var blindfoldad, kunde bestämma vilket finger som berördes med nästan perfekt noggrannhet och rapporterade att det kände att hans egna organiska fingrar stimulerades. Det var första gången han kunde känna fingrarna i mer än tio år.

Han kunde även, när forskarna rörde två fingrar, märka att något var fel, och frågade om de försökte spela ett knep på honom. Detta är en indikation på hur exakt denna syntetiska känsla av beröring är. I den inte alltför avlägsna framtiden är det mer sofistikerade hjärnimplantat. Brain Control With Light: Det är möjligt med Optogenetics Brain Control With Light. Det är möjligt med Optogenetics. Under de senaste åren är en ny teknik som kallas "optogenetics" på väg fram, vilket kan hjälpa forskare att avlägsna hjärnans hemligheter (och behandla dess störningar) på ett helt nytt sätt. Läs mer kan tillåta användare att utföra invecklade uppgifter, som att lägga origami eller spela ett musikinstrument.

Vägen till marknaden

Tyvärr finns det en lång väg från den här typen av labsucces för att faktiskt förändra livet för amputerade. Medan denna typ av avancerad forskning är spännande, lever fortfarande många amputärer med enkla, mekaniska splittringsprosteser. Dessa enkla system utvecklades ursprungligen under inbördeskriget och har inte utvecklats mycket sedan dess. Gulfen mellan vad som är möjligt och vad folk faktiskt använder är enormt. Det kommer bli några år innan det är möjligt att stänga gapet för de flesta amputerade.

Vad tycker du om denna teknik? Saknar du eller en älskad en lem? Vilken typ av protes använder du? Dela dina historier i kommentarerna.

Bildkrediter: robotarm av Ociacia via Shutterstock

Utforska mer om: Bionic Technology, Geeky Science, Robotics, Science Fiction.