Bioniczna proteza ręki. "Urządzenie jest w stanie nauczyć się sygnałów i przełożyć je na ruch"

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracują nad bioniczną protezą ręki przeznaczoną dla osób po amputacji na poziomie przedramienia. Urządzenie jest sterowane przy pomocy biosygnałów wysyłanych przez mięśnie kikuta amputowanej kończyny, a następnie analizowane z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Proteza może wykonywać różne ruchy chwytne, co ułatwi funkcjonowanie pacjentom po amputacji.

Zespół naukowców z Politechniki Wrocławskiej skonstruował bioniczną protezę pod kierownictwem dr. inż. Andrzeja Wołczowskiego z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. Projekt o nazwie "Zręczna, bioniczna proteza dłoni", na który pozyskano grant z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, jest realizowany w Centrum Innowacji i Biznesu Politechniki Wrocławskiej.

Zaawansowana technologicznie proteza jest przeznaczona dla osób, którym amputowano przedramię. - W takich amputacjach pozostaje zwykle część mięśni, które możemy wykorzystać bezpośrednio do sterowania protezą – powiedział naukowiec.

Polscy naukowcy opracowali zaawansowaną protezę ręki

Proteza składa się z trzech części i i waży ok. 500 g. Elementy mechaniczne protezy to obejma ramienia, przedramię oraz dłoń. - Zastosowaliśmy też napędzaną ortezę łokcia, ponieważ dźwiganie dużego ciężaru na samym kikucie ramienia jest kłopotliwe - powiedział dr Wołczowski, który sam ma amputowaną rękę powyżej łokcia.

Proteza jest bioniczna, co oznacza, że poruszana jest impulsami pochodzącymi z mięśni kikuta amputowanej kończyny. - Sygnały z ciała człowieka są wykorzystywane do uczenia programu rozpoznającego te sygnały. Urządzenie jest w stanie nauczyć się sygnałów i przełożyć je na ruch - wyjaśnił naukowiec.

W opuszkach palców sztucznej dłoni zainstalowano sensory, które pozwalają określić siłę nacisku i poczuć kontakt z dotykanym obiektem. - Przez to proteza dopasowuje sam chwyt w jego końcowej fazie do chwytanego obiektu. Na przykład człowiek daje rozkaz chwyć kulę, ale ta kula może być większa lub mniejsza i te sztuczne palce to wyczuwają - opisał dr Wołczowski. Naukowcy chcą również zainstalować w protezie urządzenia wibracyjne, dzięki którym użytkownik będzie lepiej odczuwać dotykaną rzecz.

Dr inż. Paweł Trajdos z Wydziału Informatyki i Telekomunikacji, który obok dr inż. Michała Błędowskiego odpowiada za zaprojektowanie i wdrożenie modułu decyzyjnego do protezy, podkreślił, że urządzenie może uczyć się i doskonalić swoje ruchy. - Każda osoba jest inna i to dotyczy też sygnałów generowanych przez ciało. U osób z amputacją te różnice są jeszcze większe, w zależności od tego, jaki to jest stopień amputacji - i jak po niej ułożą się mięśnie na kikucie - powiedział naukowiec.

Sygnały wysyłane z mięśni dają urządzeniu informacje o wzorcach ruchu

Dr Tajdos wyjaśnił, że użytkownik protezy, poprzez sygnały wysyłane z mięśni, "daje" urządzeniu informacje o wzorcach ruchu. - To materiał treningowy dla systemu, przy czym im mamy więcej danych z sygnałów wysyłanych przez ciało, tym lepsza będzie jakość rozpoznawania ruchu. A więc użytkownik musi ćwiczyć z protezą, aby nauczyć ją pewnych ruchów - powiedział inżynier. Dodał, że zachodzi tu też "sprzężenie zwrotne i klasyfikator umieszczony w protezie uczy użytkownika inaczej generować swoje wzorce skurczów mięśni".

Projekt ma się zakończyć w 2025 r. W efekcie opracowane zostaną trzy spersonalizowane protezy. Naukowcy szukają osób z amputowanymi kończynami górnymi do udziału w testowaniu prototypów. Trzy wybrane osoby uzyskają protezy na własność.

W skład zespołu, którym kieruje dr inż. Andrzej Wołczowski, wchodzą: prof. dr hab. inż. Marek Kurzyński, dr inż. Michał Błędowski, dr inż. Janusz Jakubiak, dr inż. Jerzy Witkowski, dr inż. Andrzej Grobelny – badacze z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów Fotoniki i Mikrosystemów PWr oraz dr inż. Paweł Trajdos z Wydziału Informatyki i Telekomunikacji PWr, dr inż. Marcin Pawlak z Wydziału Elektrycznego i dr inż. Mariusz Opałka z Wydziału Mechanicznego.

Dowiedz się więcej:

TVN24 HD

TVN24 GO