Специалисты из Университета Джонса Хопкинса представили усовершенствованный протез кисти, который может с высокой точностью хватать мягкие игрушки, бутылки с водой и разнообразные повседневные предметы, подобно человеческой руке. Устройство сочетает в себе мягкость и прочность, воспроизводя биомеханические движения — это первый в мире гибридный протез, преодолевающий ограничения как традиционных жёстких, так и роботизированных систем из слишком мягких материалов.
Ключевым элементом является трёхслойный сенсор, разработанный по аналогии с человеческой кожей. Эти сенсоры позволяют протезу не только различать форму и текстуру предметов, но и в режиме реального времени регулировать силу захвата. Внутренний каркас, созданный при помощи 3D-принтера, совмещен с эластичными полимерными суставами, благодаря чему протез может аккуратно удерживать даже самые хрупкие предметы, к примеру, пластиковый стакан с водой, не деформируя его.
«Наша задача — разработать протез, который бы ощущался и функционировал как настоящая рука», — пояснил ведущий инженер Шрирамана Санкар. — Мягкие пальцы управляются сигналами от мышц предплечья, а алгоритмы машинного обучения интерпретируют сигналы сенсоров в команды, понятные нервной системе». В испытаниях устройство показало 99,69% точности при работе с 15 видами объектов — от мягких игрушек до металлических бутылок и картонных коробок.
Профессор в области биоинженерии Нитиш Такор акцентировал внимание на том, что система воспроизводит естественные сенсорные сигналы: «Как мы понимаем, что кружка начинает скользить? Наша кожа сообщает об этом в мозг. Протез создаёт аналогичные импульсы благодаря электростимуляции нервов, что позволяет “чувствовать” текстуру, температуру и риск падения предмета».
Несмотря на то, что технология ещё нуждается в доработке — усилении силы захвата и добавлении дополнительных сенсоров, — она открывает новые перспективы в области робототехники. «Гибридные механизмы важны не только для протезов, но и для промышленных манипуляторов, которые работают с деликатными материалами, такими как стекло или текстиль», — подчеркнул Такор. Ученые предполагают, что в следующем поколении устройств будет реализовано полноценное тактильное восприятие, схожее с природными возможностями человеческой руки.
Эта разработка продолжает серию инновационных решений лаборатории, которая в 2018 году представила первую электронную «кожу» с чувствительностью к боли. Исследователи уверены, что внедрение промышленных материалов и улучшение алгоритмов сделает такие протезы доступными для широкой публики уже в ближайшие годы.
Источник: iXBT
