Мягкая робо-перчатка может помочь пациентам, перенесшим инсульт, заново научиться играть музыку

Инсульт является наиболее важной причиной инвалидности для взрослых, от которой ежегодно страдают около 1,1 миллиона жителей. После инсульта пациенты обычно нуждаются в реабилитации, чтобы заново научиться ходить, говорить или выполнять повседневные задачи. Исследования показали, что помимо физиотерапии и трудотерапии, музыкальная терапия может помочь пациентам, перенесшим инсульт, восстановить языковую и двигательную функцию.

Но для людей, обученных музыке и перенесших инсульт, игра на музыкальных инструментах сама по себе может быть навыком, которому необходимо научиться заново. Теперь исследование, опубликованное в Frontiers in Robotics and AI, показало, как новая мягкая робототехника может помочь выздоравливающим пациентам заново научиться играть музыку и другие навыки, требующие ловкости и координации.

Предоставлено: М. Лин, Р. Пол, М. Абд, Д. Джонс, Д. Дьежюст, Х. Чим, Э. Энгеберг

«Умная рука» на заказ

Лин и его коллеги разработали и протестировали «умный ручной экзоскелет» в форме многослойной, гибкой роботизированной перчатки, напечатанной на 3D-принтере, которая весит всего 191 г. Вся область ладони и запястья перчатки спроектированы так, чтобы быть мягкими и гибкими, а форма перчатки может быть изготовлена на заказ в соответствии с анатомией каждого пользователя.

Мягкие пневматические приводы на кончиках пальцев генерируют движение и прилагают силу, имитируя естественные, точно настроенные движения рук. Каждый кончик пальца также содержит набор из 16 гибких датчиков или «такселов», которые дают тактильные ощущения руке владельца при взаимодействии с объектами или поверхностями. Производство перчаток простое, так как все исполнительные механизмы и датчики устанавливаются на место с помощью одного процесса формования.

«Перчатка предназначена для того, чтобы помогать и улучшать их естественные движения рук, позволяя им контролировать сгибание и разгибание пальцев. Перчатка обеспечивает руководство рукой, обеспечивая поддержку и усиливая ловкость».

Авторы предвидят, что пациенты могут в конечном итоге носить пару этих перчаток, чтобы помочь обеим рукам независимо друг от друга восстановить ловкость, двигательные навыки и чувство координации.

ИИ обучил перчатку быть учителем музыки

Авторы использовали машинное обучение, чтобы успешно научить перчатку «чувствовать» разницу между правильным и неправильным исполнением версии песни для начинающих на пианино. Здесь перчатка работала автономно, без участия человека, с заранее запрограммированными движениями. Песня называлась «У Марии был маленький ягненок», для игры на которой требуется четыре пальца.

«Мы обнаружили, что перчатка может научиться различать правильную и неправильную игру на фортепиано. Это означает, что это может быть ценным инструментом для персонализированной реабилитации людей, которые хотят заново научиться играть музыку», — сказал Энгеберг.

Теперь, когда доказательство принципа было продемонстрировано, перчатку можно запрограммировать так, чтобы она давала владельцу обратную связь о том, что пошло правильно или неправильно в его игре, либо с помощью тактильной обратной связи, визуальных подсказок или звука. Это позволит ей или ему понять свою работу и внести улучшения.

Лин добавил: «Адаптация нынешнего дизайна к другим задачам реабилитации, помимо воспроизведения музыки, например, манипулирования объектами, потребует настройки в соответствии с индивидуальными потребностями. Это может быть облегчено с помощью технологии 3D-сканирования или компьютерной томографии, чтобы обеспечить индивидуальную подгонку и функциональность для каждого пользователя».

Подробнее и скачать PDF: Frontiers in Robotics and AI (2023). Frontiers in Robotics and AI (2023) 🔗 www.frontiersin.org/articles/1 🔗 … bt.2023.1212768/full