Een Amerikaans onderzoeksteam heeft een bionische hand ontwikkeld die automatisch objecten vast kan pakken.
Voor de meeste mensen is het gebruiken van je handen vanzelfsprekend: je pakt een mok, een potlood of iemands hand vast zonder erbij na te denken. Voor mensen met een bionische hand kost zo’n simpele handeling veel aandacht. Onderzoekers van de University of Utah laten nu zien dat een AI dat denkproces een stuk makkelijker kan maken. Hun resultaten verschijnen in het tijdschrift Nature Communications.
Moeilijk te besturen
Normaal gesproken hoef je niet lang na te denken over hoe je een object vast gaat pakken: je vingers vormen automatisch een greep die past bij het object. Mensen met een bionische arm of hand missen die vorm van vanzelfsprekendheid. Zij moeten vaak per vinger nadenken over hoe deze moet staan om een object vast te kunnen pakken, iets dat veel concentratie kost.
“Hoe goed bionische armen ook worden, ze zijn nog steeds niet makkelijk en intuïtief te bedienen”, zegt onderzoeker Marshall Trout. “Bijna de helft van de gebruikers maakt uiteindelijk geen gebruik meer van hun prothese, vaak omdat de bediening tegenvalt en het veel denkwerk kost.”
Een helpende hand
Het team van professor Jacob A. George en Trout pakte dat probleem op twee manieren aan. Eerst pasten ze een bestaande bionische hand van het bedrijf TASKA Prosthetics aan. Ze gaven de hand nieuwe vingertoppen met twee soorten sensoren: één die druk voelt en een optische sensor die afstand kan meten.
Door die laatste sensor kunnen de vingers ‘zien’ dat er iets in de buurt is, nog voordat ze het aanraken. Hierdoor is de hand zo gevoelig dat de vingers zelfs een bijna gewichtloze wattenbol kunnen detecteren.
Daarna trainden de onderzoekers een speciale AI. De AI kreeg niet alleen de gegevens van de sensoren te zien, maar ook voorbeelden van goede grijphoudingen. Zo leerde het systeem welke beweging nodig is in welke situatie. Op die manier vormen de vingers automatisch een stevige, passende greep om veel verschillende objecten. De gebruiker hoeft daardoor niet meer per vinger te bepalen hoe ver die moet sluiten.
Vechten met de machine
Volgens het team bleef er nog een praktisch probleem over: soms wil de gebruiker helemaal niet dat de hand automatisch grijpt, maar juist iets laat vallen. Om te voorkomen dat de gebruiker in zulke situaties moet ‘vechten’ met de AI kozen de onderzoekers voor een gedeeld controlesysteem.
“Wat we niet willen is dat de gebruiker met de machine vecht om de controle,” legt Trout uit. “Met dit systeem verbeterde de machine juist de precisie van de gebruiker. De machine kijkt naar wat de gebruiker wil doen en richt zich op dat signaal.”
De slimme hand werd getest bij vier deelnemers met een geamputeerde onderarm. Zij voerden zowel standaard testopdrachten als alledaagse handelingen uit, zoals kleine objecten oppakken en een beker optillen.
Dat is een stuk lastiger dan dat het lijkt: als de beker te zacht wordt gegrepen valt deze op de grond. Als je te hard grijpt is er geen beker meer over om uit te drinken. “Door een AI toe te voegen konden we die nuance van het grijpen naar de prothese zelf verplaatsen,” laat George weten.
Vervolgonderzoek
De onderzoekers kijken ondertussen al verder. Ze werken inmiddels aan geïmplanteerde zenuwinterfaces. Zo’n interface kan signalen uit het zenuwstelsel lezen, waardoor een gebruiker mogelijk weer kan ‘voelen’ wat de prothese vasthoudt en deze ook met zijn gedachten besturen. “We willen deze technologieën straks combineren,” zegt George. “Dan kunnen gebruikers straks niet alleen objecten beter vasthouden, maar ook nog eens voelen.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Nieuw implantaat kan via lichtsignaaltjes direct met je hersenen communiceren en Deze elektronische huid geeft robots een tastgevoel zonder ingewikkelde elektronica . Of lees dit artikel: Wetenschap neemt 3000 jaar oude teenprothese onder de loep .
