مهندسان دانشگاه جانز هاپکینز به تازگی دست مصنوعی هوشمندی توسعه داده‌اند که می‌تواند مانند دست انسان اشیای مختلفی مانند: عروسک‌های پشمی، بطری‌های آب و دیگر وسایل روزمره را بگیرد.
به گزارش تکناک، این دست مصنوعی هوشمند قادر است به‌طور خودکار نیروی خود را تنظیم کند تا از آسیب رساندن یا رها کردن اشیا جلوگیری کند.
این دست مصنوعی توانسته است در آزمایش‌ها، ۱۵ شیء مختلف از جمله عروسک‌های پشمی حساس، اسفنج‌های ظرف‌شویی، جعبه‌های مقوایی، آناناس، بطری‌های فلزی و دیگر اشیای مستحکم را شناسایی و با دقت جابه‌جا کند.
این دست مصنوعی هوشمند در مقایسه با گزینه‌های موجود بالاترین عملکرد را ثبت کرده و توانسته است با دقت ۹۹.۶۹ درصدی، اشیا را بدون خطا بگیرد و در صورت نیاز فشار خود را تنظیم کند تا از بروز مشکلات در حین استفاده جلوگیری شود.
فهرست مطالب
دست مصنوعی هوشمند مبتنی بر قابلیت‌های فیزیکی و حسی
سریرامانا سانکار، دانشجوی دکترای مهندسی پزشکی در دانشگاه جانز هاپکینز و سرپرست این پروژه گفت: «از ابتدا هدف ما ساخت دست پروتزی بود که بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و حسی دست انسان طراحی شود و مانند عضوی از بدن عمل کند و حس شود.»
وی تصریح کرد: «ما می‌خواهیم به افراد دچار قطع عضو در اندام فوقانی این توانایی را بدهیم که با ایمنی و آزادی کامل با محیط خود تعامل داشته باشند و بتوانند بدون نگرانی از آسیب زدن به عزیزان خود، آنها را در آغوش بگیرند.»
سیستم چند انگشتی دست مصنوعی هوشمند
این نوآوری می‌تواند راه‌حل مؤثری برای افرادی باشد که دست خود را از دست داده‌اند، همچنین نحوه تعامل بازوهای رباتیک با محیط اطراف را بهبود بخشد.
این دست پروتزی مجهز به سیستم چند انگشتی است، که از پلیمرهای انعطاف‌پذیر و اسکلت داخلی مقاوم ساخته شده و با استفاده از چاپ سه‌بعدی تولید شده است.
این دست مصنوعی دارای سه لایه حسگر لمسی است، که از لایه‌های پوست انسان الهام گرفته‌اند. این حسگرها امکان گرفتن و تشخیص اشیا با اشکال و بافت‌های مختلف را فراهم می‌کنند.
سانکار توضیح داد که هر مفصل نرم و پر از هوا در انگشتان این دست، قابل کنترل با ماهیچه‌های ساعد است. همچنین الگوریتم‌های یادگیری ماشینی، سیگنال‌های دریافتی از گیرنده‌های لمسی مصنوعی را متمرکز می‌کنند تا یک حس لمس واقعی ایجاد نمایند.
اطلاعات حسی انگشتان به زبان عصبی ترجمه میشود تا از طریق تحریک الکتریکی اعصاب، بازخورد حسی طبیعی‌گونه به کاربر منتقل شود.
ترکیب رباتیک نرم و سخت برای تقلید از عملکرد دست انسان
محققان اعلام کردند که با ترکیب ویژگی‌های رباتیک سخت و نرم، عملکرد طبیعی‌تری شبیه دست انسان ایجاد کرده‌اند.
سانکار تأکید کرد: «دست انسان نه کاملاً سفت است و نه کاملاً نرم، بلکه یک سیستم ترکیبی شامل استخوان‌ها، مفاصل نرم و بافت می‌باشد، که هماهنگ با هم کار می‌کنند. هدف ما این است که دست پروتزی نیز همین ویژگی‌ها را داشته باشد.»
وی بیان کرد: «این حوزه‌ای جدید در رباتیک و پروتزها است. تاکنون چنین فناوری ترکیبی به طور کامل در این زمینه‌ها به کار گرفته نشده بود. ما به دنبال ساخت دستی هستیم که هم بتواند محکم دست دهد و هم یک شیء نرم را بدون ترس از له شدن، بلند کند.»
فناوری الهام‌گرفته از طبیعت
مهندسان بیان کردند که این فناوری الهام گرفته از طبیعت امکان می‌دهد که این دست پروتزی مانند سایر پروتزهای دست، با استفاده از سیگنال‌های عضله‌ای ساعد عمل کند. این سیگنال‌ها بین مغز و اعصاب ارتباط برقرار می‌کنند و امکان خم شدن، رها کردن یا واکنش بر اساس حس لمس را فراهم می‌سازند.
نتیجه این فناوری، دستی رباتیک است که به صورت مستقیم و شهودی می‌داند که چه چیزی را لمس می‌کند، که درست مانند سیستم عصبی انسان است.
نیتیش تاکور، استاد مهندسی پزشکی در دانشگاه جانز هاپکینز که این پروژه را هدایت کرده است، توضیح داد: «اگر یک فنجان قهوه را در دست داشته باشید، از کجا می‌فهمید که در حال افتادن است؟ کف دست و نوک انگشتان شما سیگنال‌هایی به مغز می‌فرستند که نشان می‌دهند فنجان در حال لغزش است.»
وی تصریح کرد: «سیستم ما از سیستم عصبی بدن انسان الهام گرفته است. این سیستم، گیرنده‌های لمسی دست را شبیه‌سازی می‌کند تا پیام‌هایی شبیه اعصاب واقعی ارسال کند. به این ترتیب، مغز مصنوعی پروتز یا کامپیوتر آن می‌تواند تشخیص دهد که یک جسم داغ است یا سرد، نرم است یا سفت، یا در حال سر خوردن است.»
این دستاورد مهندسی نه‌تنها برای افراد دچار قطع عضو امیدبخش است، بلکه می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت رباتیک و پروتزها ایجاد کند. با ترکیب فناوری‌های پیشرفته مانند: یادگیری ماشینی، حسگرهای لمسی و رباتیک نرم، این دست پروتزی گامی مهم به سوی ایجاد اندام‌های مصنوعی با عملکردی نزدیک به اندام‌های طبیعی انسان است.
