President Barack Obama sloeg vuisten met Nathan Copeland tijdens een tour langs innovatieprojecten op de White House Border Conference aan de Universiteit van Pittsburgh in 2016.
Susan Walsh / AP
Verberg het bijschrift
Bijschrift schakelen
Susan Walsh / AP
President Barack Obama sloeg vuisten met Nathan Copeland tijdens een tour langs innovatieprojecten op de White House Border Conference aan de Universiteit van Pittsburgh in 2016.
Susan Walsh / AP
De tactiele robotarm stelde de verlamde man in staat om snel taken uit te voeren, zoals het gieten van water van de ene beker naar de andere.
De robotarm geeft haptische feedback rechtstreeks aan de hersenen van de man terwijl hij zijn gedachten gebruikt om het apparaat als team te besturen Rapporten Donderdag in het tijdschrift Wetenschap.
Eerdere versies van de arm vereiste dat de deelnemer, Nathan Copeland, de arm alleen met zicht richtte.
“Toen ik alleen een visuele reactie had, kon ik zien dat de hand het lichaam had aangeraakt”, zegt Copeland. ‘Maar soms pakte ik het op en viel het eraf.’
Een typische Copeland duurde ook ongeveer 20 seconden om te voltooien. Hij zegt: “Door middel van sensorische reacties was hij in staat om het in 10 af te ronden” Jennifer Collinger, Universitair hoofddocent bij de afdeling Fysische geneeskunde en revalidatie aan de Universiteit van Pittsburgh.
Collinger zegt dat haptische informatie belangrijk is voor het gebruik van een prothetische robotarm, omdat het moeilijk is om een voorwerp vast te pakken dat je niet kunt voelen.
“Zelfs zoiets eenvoudigs als het oppakken van een kopje en proberen de juiste hoeveelheid druk te behouden terwijl je het naar een andere locatie verplaatst, hangt sterk af van de voelbare feedback van je hand”, zegt ze.
Dus Collinger en een team van onderzoekers hebben jarenlang onderzoek gedaan naar manieren om sensorische reacties toe te voegen aan een robotarm en -hand.
Het team werkte samen met Copeland, die als tiener meer dan 15 jaar geleden verlamd raakte. Hij leerde robotarmbewegingen besturen met behulp van een hersencomputerinterface.
Het team begon met het plaatsen van elektroden in een gebied van Copeland’s hersenen dat sensorische informatie verwerkt. Hierdoor konden ze elektrische impulsen gebruiken om een reeks sensaties te simuleren.
“Het bleek dat de stimulatie in de aan de vingertop gerelateerde gebieden van de hersenen sensaties opwekte die aanvoelden alsof ze uit de hand van de deelnemer kwamen”, zegt Collinger.
Vervolgens ontdekte het team hoe ze die signalen konden genereren wanneer een robotarm en hand iets aanraken. De laatste stap was de timing van Copeland tijdens het uitvoeren van taken zoals het oppakken van een blok of het gieten van water, met en zonder haptische feedback.
De resultaten toonden aan dat Copeland sommige handmatige taken net zo snel kon uitvoeren als iemand die zijn hand gebruikt.
“De sensatie zal eigenlijk van intensiteit veranderen op basis van de hoeveelheid kracht die de hand op het lichaam uitoefent”, zegt Copeland. “Dus ik kan ook zien of ik hem stevig vast heb of niet.”
Als extra bonus zegt Copeland dat het toevoegen van een tastzin wordt verkregen door de robotarm op een meer natuurlijke manier te gebruiken.
“De bediening is zo intuïtief dat ik aan dingen denk alsof ik mijn arm beweeg”, zegt hij.
Hij zegt dat de resultaten implicaties hebben die verder reiken dan robotarmen Jeremy de BrownJohn C. Malone, universitair hoofddocent bij de afdeling Werktuigbouwkunde aan de Johns Hopkins University.
Hij zegt ook dat high-tech protheses het beste werken als ze de tastzin nabootsen. Sommigen doen dit door te trillen of door een andere vorm van haptische feedback te geven – dezelfde benadering die veel smartphones gebruiken om gebruikers te helpen op het scherm te typen.
De nieuwste prothese, zegt Brown, “werkt net als onze natuurlijke ledematen.” Ze kunnen bij de elleboog buigen, rond de pols draaien en de vingers vastgrijpen.
“Maar als je iemand de macht geeft om deze dingen te controleren, zodat ze de aanraking hebben, is het moeilijk”, zegt hij.
En de meeste sensoren hebben nog slechts rudimentaire mogelijkheden, zegt hij, zoals het detecteren van weerstand of temperatuur.
Als zijn hand iets aanraakt, zegt Brown: “Ik voel druk, ik voel me wegglijden, ik voel of het lichaam nat of droog is, ik kan de aanraking voelen, ik weet of het ruw is en of het zacht is.”
Wetenschappers beginnen net te leren hoe ze kunstmatige handen en vingers kunnen maken die deze subtiele kenmerken van een object kunnen detecteren. Omdat protheses of robotprothesen meer sensorische feedback geven, zullen ze gunstiger worden, zegt Brown.
Maar hij zegt dat de tastzin meer is dan alleen een toename in behendigheid.
“Het gaat er niet alleen om dat je in je zak kunt kruipen en je sleutels kunt pakken”, zegt hij. “Het is ook het vermogen om de hand van een geliefde vast te houden en deze emotionele gehechtheid te voelen.”
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
