Kanada Briti Columbia ülikooli (UBC) teadlased on välja töötanud nutika kinda, mis jälgib enneolematu täpsusega sõrmede, käte ja randme liigutusi. Texase tehnoloogiad. Pestav seade on põimitud üksikute andurikiududega, mis reageerivad väikestele muutustele materjali venivuses ja rõhus. Andurid edastavad selle teabe juhtmevabalt masinõppe algoritmi, mis hindab peaaegu kohe käe peenskaalaliigutusi.

Lisaks dünaamika kaugjäädvustamisele ja teabe andmisele selle kohta, kuidas käed robootika ja virtuaalreaalsuse jaoks objektidega suhtlevad, pakub kinnas vahendit insuldi ja teiste patsientide käte liigutuste ja haaramisjõudude hindamiseks. Sellised hinnangud võivad aidata patsientidel saada tagasisidet selle kohta, millistele liigutustele nad peavad keskenduma, et parandada oma käte liikuvust.

Uues kujunduses, mille on loonud Peyman Servati ja tema meeskond on kinnaste venivasse kangasse õmmeldud arvukad eritellimusel valmistatud kiudandurid sõrmeliigeste, sõrmeotste, randme ja peopesa kohal. Liigutused liigestes või käe ja esemega kokkupuutest tingitud surve tekitavad kangas venitusi. Andurid suudavad tuvastada nii madalaid venitusi kui 0.005% ja kuni 155% nende algsest pikkusest. Kõik need andurid, mis on venivate pistikute kaudu ühendatud kinda tagaküljel asuva juhtmevaba töötlemisplaadiga, edastavad andmed algoritmi, mis hindab liitenurki 1.4° täpsusega. Väljundiks on 3D-kujutis käe kujust, mis järgib dünaamiliselt kindakandja liigutusi.

Heade lõngade kudumine

Servati ja tema kolleegid töötasid välja spetsiaalsed kiud, mida nimetatakse spiraalseteks sensorlõngadeks, mis parandavad kantavates tekstiiliandurites kasutatavate materjalide töötäpsust. Need venivad lõngad koosnevad elastsest südamikust, mis on mähitud spiraalse kujuga metallkattega nanokiududega. Polümeermaatriks ja elastomeerkest seovad struktuuri kokku, pakkudes vastupidavust, dünaamilist ulatust ja tõmbetugevust. Välised venitus-/rõhuvabastustsüklid muudavad omavahel seotud metalliliste nanokiudude kontaktpinda, mille tulemuseks on muutused nende elektrilises takistuses. Nutikinnaste valmistamiseks õmmeldi need lõngad kahe nailon-polüester-spandexi kihi vahele.

Liikumist jäädvustavate kaamerasüsteemide abil kogusid teadlased viie erineva käesuurusega osaleja käest üle kolme miljoni kaadri käte liikumisest. Nad kandsid nutikindaid, mis olid 16 punktis märgistatud nähtavate siltidega. Osalejad haarasid objekte, vahetasid žeste ja liigutasid juhuslikult sõrmi. Närvivõrgu arhitektuur kaardistas nähtavad pildid samaaegselt kogutud andurite andmetega, mille tulemuseks oli masinõppemudel, mis hindas anduri lõngade poolt mõõdetud pingeandmete põhjal käte liigeste nurki ja puutetundlikku teavet.

“Osavate käte ja sõrmede liigutuste tabamine on väga raske ülesanne. Praegused kaamerapõhised süsteemid on kulukad ja neil on probleeme piiratud vaateväljaga, ”ütleb Servati. Kinnas on turu kõige täpsem disain, mis võimaldab minimaalse viivitusega hinnata sõrmede ja randme kaldenurki liikumise ajal. See ühtib kullastandardsete kaameraseadmete täpsusega.

Kinda kandnud katsealused testisid ka, kuidas kinnas toimib igapäevaste ülesannetega seotud konkreetsete liigutuste jäädvustamisel. Seade suutis tuvastada 98% täpsusega juhuslikul pinnal mitme sõrme liigutustega trükitud sõnu; see hindas 100 staatilist ja dünaamilist žesti, mis on kohandatud Ameerika viipekeelest 95% täpsusega. Samuti tuvastas see 34 objekti – sealhulgas kruusid, klaasid, pesapallid ja tennisepallid – käe haardekuju ja jõudude järgi 98% täpsusega.

Loputage, peske, korrake

Üheks kinda kasutusviisiks võib olla insuldi ja käte osalise liikuvuse kaotanud patsientide abistamine. Töötamine kliiniliste ekspertidega, sealhulgas Janice ing, kes on spetsialiseerunud insuldi taastusravile UBC meditsiiniosakonnas, leidis Servati ja tema meeskond, et paljud patsiendid vajavad täpset viisi oma käte liigutuste ja haaramisjõudude hindamiseks. Nende hindamiste kaugjuhtimine ja treeningrutiini muutmine või vastavuse hindamine võib aidata ka Parkinsoni tõve ja muude käte liikumisprobleemidega patsiente.

"Seda on väga raske teha isegi kliinikus ja midagi pole olemas, et seda täpselt ja eemalt teha," ütleb Servati.

Anduriga kaetud kinnas võib käed paremini proteesida

Kantavad seadmed on atraktiivsed kliinilisteks ülesanneteks, kuid paljudel disainilahendustel puudub praktiliseks kasutamiseks vajalik töökindlus, täpsus ja pestavus. Pärast korduvat leotamist ja segamist vees ja pesuvahendites ning pärast korduvat masinpesu muutusid Servati kinda anduri jõudluses vähem kui 10%.

"On tõesti põnev arendada seda tehnoloogiat vastupidavas ja pestavas vormis, mis võib luua suure hüppe inimese ja arvuti suhtluses ning võimaluse täpselt kujutada interaktsiooni objektidega ilma kaamerat kasutamata," ütleb Servati.

Subramani SundaramBostoni ülikooli bioloogilise disainikeskuse teadlane, kes uuringus ei osalenud, ütleb, et nende kiudude funktsionaalsuse muutumise uurimine igapäevases kasutuses on õige suund, millele keskenduda, et luua usaldusväärseid tekstiile, mida inimesed saavad korduvalt kasutada. . Kuigi liigeste nurkade kvantitatiivsed veahinnangud on potentsiaalsete meditsiiniliste rakenduste jaoks olulised kaalutlused, usub ta, et sellised rakendused on veel kaugel. "Peamine väljakutse, mis pole selle töö jaoks ainulaadne, on konkreetsete seadete kindlaksmääramine, kus seda tüüpi tehnoloogiat on kriitiliselt vaja," ütleb ta.

Töö on kirjeldatud aastal Loodusmasina intelligentsus.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/smart-glove-tracks-hand-movements-with-unprecedented-accuracy/