مچبند هوشمند حرکات دست انسان را کپی کرد
محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با توسعه یک مچبند مجهز به فناوری تصویربرداری اولتراسوند و هوش مصنوعی روشی نوین برای کنترل دقیق دستهای رباتیک و تعامل با محیطهای مجازی ارائه کردهاند. این فناوریای میتواند آینده رباتهای انساننما، واقعیت مجازی و حتی جراحیهای رباتیک را متحول کند.
به گزارش دانشگاهام آی تی، یکی از چالشهای اصلی در توسعه رباتهای انساننما تقلید دقیق از حرکات پیچیده دست انسان است. دست انسان با هماهنگی ۳۴ عضله، ۲۷ مفصل و بیش از ۱۰۰ تاندون و رباط قادر به انجام حرکات بسیار ظریف و پیچیده است؛ قابلیتی که تاکنون بازآفرینی آن برای رباتها دشوار بوده است، زیرا پژوهشگران نمیتوانستند بهطور دقیق فعالیت ساختارهای داخلی دست را هنگام حرکت ثبت و تحلیل کنند.
اکنون گروهی از پژوهشگران MIT و دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC) به سرپرستی شوانهه ژائو، استاد مهندسی مکانیک MIT مچبندی هوشمند طراحی کردهاند که از یک حسگر اولتراسوند بسیار کوچک در کنار یک لایه هیدروژلی چسبنده به پوست بهره میبرد. این حسگر که نسخهای مینیاتوری از تجهیزات سونوگرافی پزشکی است هنگام حرکت دست بهصورت مداوم از عضلات، تاندونها و رباطهای مچ تصویربرداری میکند.
تصاویر ثبتشده سپس توسط یک الگوریتم هوش مصنوعی که پیشتر با هزاران تصویر اولتراسوند برچسبگذاریشده توسط انسان آموزش دیده است تحلیل میشوند. این الگوریتم بهصورت لحظهای وضعیت عضلات و تاندونهای مچ را به موقعیت دقیق پنج انگشت و کف دست تبدیل میکند و امکان بازسازی حرکات دست با دقت بالا را فراهم میآورد.
گنگشی لو، پژوهشگر سابق MIT و از نویسندگان اصلی این پژوهش در توضیح عملکرد این سامانه میگوید: تاندونها و عضلات مچ مانند رشتههایی هستند که انگشتان را همانند عروسکهای خیمهشببازی به حرکت درمیآورند؛ بنابراین با مشاهده وضعیت این رشتهها میتوان وضعیت کامل دست را تشخیص داد.
در آزمایشهای انجامشده افراد با پوشیدن این مچبند توانستند بدون نیاز به هیچ اتصال فیزیکی یک دست رباتیک را از راه دور کنترل کنند. ربات تمامی حرکات دست کاربر از جمله اشاره کردن، گرفتن اشیا و انجام حرکات ظریف را با دقت تقلید کرد. در یکی از نمایشها، دست رباتیک موفق شد قطعهای ساده را با پیانو بنوازد و در آزمایشی دیگر نیز یک توپ بسکتبال کوچک را داخل حلقه پرتاب کند.
این فناوری تنها به کنترل رباتها محدود نمیشود. پژوهشگران نشان دادند کاربران میتوانند با همین مچبند، اشیای مجازی روی صفحه نمایش رایانه را نیز کنترل کنند. برای مثال با نزدیک یا دور کردن انگشتان اندازه یک شیء مجازی را بزرگ یا کوچک کنند. این قابلیت میتواند کاربردهای گستردهای در حوزه واقعیت مجازی، طراحی سهبعدی، بازیهای رایانهای و رابطهای کاربری نسل آینده داشته باشد.
پژوهشگران در گام بعدی قصد دارند ابعاد سختافزار این مچبند را که در حال حاضر تقریبا هماندازه یک تلفن همراه است، کوچکتر کنند. همچنین آنها در نظر دارند سامانه هوش مصنوعی را با دادههای افراد بیشتری شامل اندازههای مختلف دست، فرمهای متفاوت انگشتان و الگوهای متنوع حرکتی آموزش دهند تا دقت و قابلیت تعمیم آن افزایش یابد.
هدف نهایی این پروژه ایجاد یک پایگاه داده گسترده از حرکات دست انسان است که بتوان از آن برای آموزش رباتهای انساننما در انجام وظایف بسیار ظریف از جمله جراحیهای پیچیده، استفاده کرد. علاوه بر این این مچبند میتواند امکان تعامل طبیعی و همزمان کاربران با اشیای مجازی و رباتهای هوشمند را فراهم کند.
به گفته شوانهه ژائو این سامانه پیشرفتهترین روش توسعهیافته برای ردیابی دقیق حرکات ظریف دست از طریق تصویربرداری پوشیدنی از مچ محسوب میشود و میتواند کنترل شهودی، دقیق و همهمنظورهای را برای دستهای رباتیک و محیطهای واقعیت مجازی در زمان واقعی در اختیار کاربران قرار دهد.
انتهای پیام/
