Robotická rukavice umožňuje protézám přirozené ovládání

Protézy rukou se dlouho potýkaly s napodobováním obratnosti a funkčnosti přirozených rukou, často omezujíc uživatele na jedinou funkci uchopení najednou. Tento nedostatek činil každodenní úkony, jako je psaní na klávesnici nebo zaplétání vlasů, náročnými pro ty, kteří se na protézy spoléhají.

Přelomová studie z Floridské Atlantické univerzity (FAU) však nabízí slibné pokroky, které by mohly proměnit zkušenost uživatelů protéz rukou.

Výzkumníci z Fakulty inženýrství a informatiky FAU ve spolupráci s Charles E. Schmidtovou fakultou věd provedli inovativní studii, která kombinovala haptickou zpětnou vazbu, elektromyografické ovládání a měkký robotický náramek. Cílem této studie bylo zjistit, zda uživatelé mohou ovládat sílu úchopu aplikovanou na dva různé objekty současně s obratnou umělou rukou.

Zjištění studie, publikovaná v časopise Scientific Reports, prokázala, že vícekanálová haptická zpětná vazba umožnila účastníkům úspěšně uchopit a přenášet dva objekty najednou bez jejich upuštění, a to i když byla zraková zpětná vazba zablokována.

Například účastníci dokázali sevřít kartu mezi prsty a současně odšroubovat víčko lahve s vodou nebo přepnout spínač světlem malíčkem.

Klíčovou inovací v tomto výzkumu byl vývoj vícekanálového měkkého robotického náramku určeného k předávání umělých hmatových vjemů. Tento náramek obsahoval měkké aktuátory, které poskytovaly proporcionální zpětnou vazbu o kontaktní síle, a vibrotaktální stimulátory, které uživatele upozorňovaly, pokud měli spadnout nebo zlomit objekt. Design náramku umožnil dodávat haptickou zpětnou vazbu ve třech kritických bodech odpovídajících palci, ukazováčku a malíčku, čímž se účinně zvýšila schopnost uživatele ovládat více objektů současně.

Účastníci studie uvedli, že haptická zpětná vazba byla výrazně důležitější než zraková zpětná vazba, zejména proto, že zrakové podněty často nedokázaly signalizovat, kdy se objekt chystal spadnout. Tento poznatek zdůrazňuje nutnost integrace hmatových vjemů do protézové technologie.

Důsledky této studie přesahují bezprostřední výhody pro uživatele; naznačují posun paradigmatu v tom, jak by se protézy rukou mohly v budoucnu ovládat. Zdokonalením obratného ovládání prostřednictvím vylepšené smyslové zpětné vazby otevírá tento výzkum nové cesty pro osoby s amputací horních končetin, aby se zapojily do komplexních úkolů, které byly tradičně považovány za nemožné s aktuálními protézami. To zahrnuje aktivity, jako je hraní na hudební nástroje nebo provádění složitých chirurgických zákroků.

Výzkumníci dále poznamenali, že účastníci s amputací dosáhli v klíčových výkonnostních ukazatelích během úkolů stejně dobrých výsledků jako osoby s plnou funkcí končetin. Toto zjištění je obzvláště povzbudivé pro klinické aplikace a naznačuje, že pokrok v technologii může překlenout funkční mezery pro uživatele.

Jakmile výzkumníci budou dále zdokonalovat tyto systémy protézové technologie, můžeme brzy vidět protézy rukou, které nejenže napodobují, ale i překračují schopnosti přirozených rukou, čímž umožní uživatelům znovu získat nezávislost a plně se zapojit do každodenních aktivit i specializovaných úkolů. Tento inovativní přístup nejen řeší stávající omezení, ale také otevírá cestu pro budoucí vývoj asistenčních technologií pro osoby se zdravotním postižením.