Erster Erfolgreicher Gedankengesteuerter Roboterarm Ohne Gedankengesteuerte Implantate

Eine Gruppe von Forschern der Carnegie Mellon University hat in Zusammenarbeit mit dem College von Minnesota einen Schritt nach vorne auf dem Gebiet der Manipulation nichtinvasiver Robotervorrichtungen gemacht. Mit der Verwendung einer nicht-invasiven Gehirn-Laptop-Schnittstelle (BCI) haben Forscher den ersten erfolgreichen gedankengesteuerten Roboterarm weiterentwickelt, der die Fähigkeit aufweist, einen Laptop-Cursor ständig abzustimmen und zu bedienen.

Da Robotergeräte nicht invasiv verwaltet werden können, kann die Verwendung der handlichsten Gedanken große Packungen haben, was insbesondere dem Leben gelähmter Patienten und Menschen mit Bewegungsproblemen zugute kommt.

Es wurde nachgewiesen, dass BCIs eine exakte Gesamtleistung für die Steuerung von Robotergadgets mit den einfachsten Warnungen erzielen, die von Mind-Implantaten erfasst werden. Während Roboter-Gadgets mit hoher Präzision verwaltet werden können, können sie verwendet werden, um eine Aufteilung der täglichen Aufgaben zu erreichen. Bis jetzt haben BCIs, ein Erfolg bei der Steuerung von Roboterpalmen, invasive Mind-Implantate verwendet. Diese Implantate erfordern eine große Menge an wissenschaftlichem und chirurgischem Know-how, um sie korrekt einzusetzen und durchzuführen, ganz zu schweigen von den Preis- und Leistungsrisiken für Probanden. Daher ist ihre Verwendung nur auf einige klinische Fälle beschränkt.

Ein großartiges Projekt in der BCI-Forschung ist die Entwicklung einer viel weniger invasiven oder möglicherweise völlig nicht-invasiven Ära, die es gelähmten Patienten ermöglichen würde, ihre Umgebung oder Roboterglieder unter Verwendung ihrer eigenen „Gedanken“ zu kontrollieren. Solch eine nicht-invasive BCI-Generation könnte, falls ein Erfolg eintrifft, eine solche Menge bringen, die für mehrere Patienten und möglicherweise sogar für die Gesamtbevölkerung von Bedeutung ist.

BCIs, die im Gegensatz zu Mind-Implantaten nicht-invasive externe Wahrnehmung verwenden, erhalten jedoch „schmutzigere“ Indikatoren, die sich hauptsächlich auf die zeitgemäße Abnahmeentscheidung und weniger eindeutige Kontrolle auswirken. Wenn dementsprechend nur das Gehirn zur Manipulation eines Roboterarms verwendet wird, hält ein nichtinvasiver BCI der Verwendung implantierter Geräte nicht stand. Unabhängig davon haben die BCI-Forscher im Vorfeld eine weniger oder nicht-invasive Technologie ausgewählt, die den Betroffenen an jedem Ort des Tages helfen würde.

Bin He, Treuhandprofessor und Abteilungsleiter für Biomedizinische Technik an der Carnegie Mellon Universität, erreicht dieses Ziel, eine Schlüsselentdeckung nach der anderen.

„Es gab wesentliche Fortschritte bei gedankengesteuerten Robotergeräten mit gedankengesteuerten Implantaten. Es ist eine großartige Wissenschaft“, sagt er. „Aber nicht-invasiv ist die verbleibende Absicht. Fortschritte bei der neuronalen Dekodierung und der praktischen Anwendung von nicht-invasivem Roboterarmmanagement können wichtige Auswirkungen auf die spätere Entwicklung nicht-invasiver Neurorobotik haben.“

Er und sein Labor konnten mithilfe neuartiger Erfassungs- und Geräteerkennungsstrategien tief im Gehirn Warnungen auslösen und eine hohe Manipulationsentscheidung über einen Roboterarm treffen. Mit nicht-invasivem Neuroimaging und einem neuartigen Paradigma der kontinuierlichen Verfolgung überwindet er die verrauschten EEG-Signale, die zu einer spürbaren Verbesserung der EEG-basierten neuronalen Entschlüsselung führen und die kontinuierliche Steuerung des zweiten Roboterwerkzeugs in Echtzeit ermöglichen.

Die Verwendung eines nicht-invasiven BCI zur Steuerung eines Roboterarms ist die Verfolgung eines Cursors auf einem Computerbildschirm. Zum ersten Mal hat er in menschlichen Themen bewiesen, dass ein Roboterarm den Cursor nun kontinuierlich beobachten kann. Während Roboterhände, die nichtinvasiv vom Menschen gesteuert wurden, zuvor einem sich bewegenden Cursor in ruckartigen, diskreten Bewegungen gefolgt waren – als wollte der Roboterarm die Befehle des Geistes „einfangen“ -, folgt der Arm nun dem Cursor in einer glatten Bewegung. Non-Stop-Route.

In einem in Science Robotics veröffentlichten Artikel stellte das Team ein brandneues Framework auf, das die BCI-Additive „Gehirn“ und „Laptop“ mit Hilfe des zunehmenden Benutzereingriffs und der Schulung sowie der räumlichen Auflösung von nichtinvasivem Nervensystem adressiert und verbessert Statistiken über EEG-Versorgung Bildgebung.

Das Papier „Noninvasive Neuroimaging ergänzt die permanente neuronale Überwachung für die Manipulation von Roboterwerkzeugen“ legt nahe, dass die spezifische Methode des Teams zur Lösung dieses Problems das BCI-Lernen für traditionelle Middle-Out-Aufgaben um fast 60% verbesserte und darüber hinaus nicht -Stoppen Sie die Überwachung eines PC-Cursors um über 500%.

Die Generation verfügt außerdem über Pakete, die eine Expansion des Menschen unterstützen können, indem sie sichere, nicht-invasive „Gedankenmanagement“ -Gadgets präsentieren, mit denen Menschen mit ihren Umgebungen interagieren und diese manipulieren können. Bisher wurde diese Ära an 68 gesunden Menschen untersucht (bis zu zehn Perioden für jede Herausforderung), zusammen mit der Verwaltung und Steuerung eines Roboterarms für die permanente Verfolgung digitaler Werkzeuge. Die Generation ist für die Patienten unmittelbar relevant, und die Besatzung plant, in naher Zukunft wissenschaftliche Studien durchzuführen.

„Unabhängig von den technischen Herausforderungen bei der Verwendung nicht-invasiver Indikatoren möchten wir diese sichere und wirtschaftliche Ära allen Menschen ermöglichen, die davon profitieren können“, sagt er. „Diese Arbeit stellt einen wesentlichen Schritt für nicht-invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen dar, eine Generation, die in Zukunft zu einer allgegenwärtigen, unterstützenden Generation heranwachsen könnte, die uns allen wie Smartphones hilft.“

Diese Bilder werden zum Teil durch das nationale Zentrum für komplementäre und integrative Gesundheit, das nationale Institut für neurologische Probleme und Schlaganfall, das landesweite Institut für biomedizinische Bildgebung und Bioingenieurwesen und das landesweite Institut für geistige Gesundheit unterstützt.

Mit den technologischen Fortschritten, die sich so schnell entwickeln und von qualifizierten Humanressourcen unterstützt werden, werden Roboter, die heute hergestellt werden, anspruchsvoller. Wird die Zukunft der Welt von Robotern wie Transformatoren gesteuert oder gesteuert? Das kann nur die Zeit beantworten.

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