У США розробили новий біонічний протез руки: він "інтуїтивно знає", до чого торкається

Інженери з Університету Джона Гопкінса (США) розробили новаторський протез руки, який може тримати предмети повсякденного вжитку, зокрема м’які іграшки та пляшки з водою.

Він також може регулювати хват, як це робить звичайна рука, щоб не пошкодити предмет.

У дослідженні, результати якого опублікували у науковому журналі Science Advances, вчені зазначають, що цей пристрій дає можливість людям, які втратили верхні кінцівки, безпечно і вільно взаємодіяти з навколишнім середовищем, пише Science Daily.

Біонічний протез, як і більшість протезів руки, функціонує, використовуючи м'язові сигнали з передпліччя. Ці сигнали "з'єднують мости" між мозком і нервами, дозволяючи руці згинатися, розгинатися або реагувати на дотик.

За словами Нітіша Такора, професора біомедичної інженерії Університету Джонса Гопкінса, який керував розробкою протезів, роботизована рука "інтуїтивно знає", до чого вона торкається, так само, як це робить нервова система.

"Якщо ви тримаєте чашку кави, звідки ви знаєте, що зараз впустите її? Ваша долоня і кінчики пальців посилають сигнали мозку про те, що чашка вислизає.

Наша система заснована на нейронних сигналах – вона моделює дотикові рецептори руки для створення нервових повідомлень, щоб "мозок" протеза, або його комп'ютер, розумів, чи є предмет гарячим або холодним, м'яким або твердим, чи не вислизає він з руки", – каже Такор.

Пристрій має багатопальцеву систему з гумоподібних полімерів і жорсткий внутрішній скелет, надрукований на 3D-принтері. Завдяки трьом шарам тактильних сенсорів протезом можна не лише торкатися, а й захоплювати та розрізняти різні поверхні об'єктів, форми та текстури.

Пальці протеза мають м’які суглоби, наповнені повітрям. Їх контролюють м'язи передпліччя. Також біонічна рука оснащена сенсорними рецепторами, які створюють реалістичне відчуття дотику. Сенсорна інформація з пальців "перекладається" в електричні сигнали і передається нервовій системі.

Під час випробування в лабораторії протез успішно розпізнавав 15 різних предметів та маніпулював ними. Серед них були м'які іграшки, губки для миття посуду, картонні коробки, ананаси, металеві пляшки з водою тощо.

У ході дослідження інженери виявили, що новий протез перевершив інші альтернативні варіанти, забезпечуючи точність 99,69% при роботі з об'єктами. Вчені були вражені його здатністю обережно підняти тонкий пластиковий стакан з водою за допомогою трьох пальців.

За словами Нітіша Такора, такі протези потребують трьох компонентів:

• датчиків для збору інформації з навколишнього середовища;
• системи для перетворення цих даних у нервові сигнали;
• механізму для стимуляції нервів, що дозволяє людині сприйняти ці відчуття.

Вчені кажуть, що їм потрібно ще попрацювати над удосконаленням винаходу. Зокрема йдеться про збільшення сили хвату, нові сенсори та використання інших матеріалів.