Роботизированная перчатка позволяет пережившим инсульт заново учиться играть на пианино

Революционная мягкая роботизированная перчатка, разработанная исследователями из Университета Флориды (FAU), дарит надежду пережившим инсульт, стремящимся восстановить двигательные способности и заново освоить сложные задачи, такие как игра на музыкальных инструментах. Перчатка сочетает в себе гибкие тактильные датчики, мягкие приводы и искусственный интеллект (ИИ) для обеспечения точного усилия и направления движений, необходимых для восстановления мелкой моторики пальцев, требуемой, например, при игре на пианино.

Роботизированная перчатка обеспечивает обратную связь в реальном времени

Роботизированная перчатка, технология первого в своем роде, предлагает прорыв в реабилитации после инсульта, «чувствуя» разницу между правильным и неправильным исполнением одной и той же мелодии. Перчатка интегрирует специальные массивы датчиков в каждый кончик пальца, что позволяет ей отслеживать и реагировать на движения пользователя в реальном времени. Эта обратная связь и корректировки в реальном времени облегчают пережившим инсульт понимание правильных техник движений и более эффективное освоение сложных задач.

Исследователи провели исследование, в котором запрограммировали перчатку различать правильные и неправильные варианты популярной песни «У Мэри был ягненок». Они внесли вариации в исполнение, включая ошибки в начале или конце ноты, а также ошибки с таймингом разной продолжительности. Перчатка использовала алгоритмы ИИ, такие как Random Forest, K-Nearest Neighbor и искусственная нейронная сеть, для точной классификации вариантов исполнения песни.

Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Robotics and AI, показало, что перчатка в сочетании с алгоритмами ИИ достигла высокой точности классификации 97,13% с участием человека и 94,6% без участия человека. Алгоритмы успешно определяли процент ошибок в определенной мелодии и выявляли нажатия клавиш, выполненные не в такт, демонстрируя потенциал перчатки в помощи людям с ограниченными возможностями в освоении ловких задач, таких как игра на музыкальных инструментах.

Настраиваемый дизайн и персонализированные планы реабилитации

Дизайн роботизированной перчатки включал стенты из поливинилового спирта, напечатанные на 3D-принтере, и литье из гидрогеля, что позволило интегрировать пять приводов в одно носимое устройство, адаптирующееся под форму руки пользователя. Процесс изготовления инновационен, а форм-фактор может быть настроен в зависимости от уникальной анатомии отдельных пациентов с использованием технологии 3D-сканирования или КТ-сканирования.

Клиницисты могут использовать данные, генерируемые перчаткой, для разработки персональных планов действий для переживших инсульт. Выявляя участки мелодии, которые постоянно исполняются с ошибками, они могут определить конкретные слабости в двигательных функциях, требующие улучшения. По мере прогресса пациентов можно назначать более сложные мелодии в виде игровой прогрессии, предлагая настраиваемый путь к улучшению и повышая эффективность реабилитации.

«Технология, разработанная профессором Энгбергом и его исследовательской командой, действительно меняет правила игры для людей с нервно-мышечными расстройствами и сниженной функциональностью конечностей», — заявила Стелла Баталама, доктор философии, декан Колледжа инженерии и компьютерных наук FAU. Способность перчатки различать правильные и неправильные варианты одной и той же мелодии выделяет ее среди других мягких роботизированных приводов, что делает ее значительным достижением в реабилитации после инсульта.

Роботизированная перчатка, разработанная исследователями FAU, революционизирует реабилитацию после инсульта, предоставляя пережившим инсульт инструмент для освоения сложных задач, особенно игры на пианино. Благодаря обратной связи в реальном времени и точному направлению движений, перчатка открывает новые возможности для персонализированных и эффективных программ реабилитации для людей, восстанавливающихся после инсультов или нейроповреждений.