پیانو نواختن یک معلول با پروتز فراصوتی

مهندسان آمریکایی موفق به ساخت یک پروتز شدند که افراد معلول را قادر به نواختن پیانو می‌کند.

کد خبر: ۱۸۸۷۷۵

تاریخ: ۲۱ آذر ۱۳۹۶ - ۱۵:۱۶

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از گیزمگ، "جیسون بارنز" که یک نوازنده است، بخشی از دست راست خود را در سال 2012 از دست داد، اما با کمک یک تیم مهندسی از موسسه فناوری جورجیا، به رهبری "ژیل وینبرگ"، محقق پروتز، روش‌های جدیدی را برای حفظ مهارت‌های موسیقی خود پیدا کرده است.

در سال 2014، این تیم پروتز جدیدی ساخت که به بارنز اجازه داد درام بنوازد و اکنون یک پروتز پیشرفته‌تر که توانایی تمرکز مورد نیاز برای نواختن کلیدهای پیانو را دارد، معرفی کرده‌اند.

دست راست بارنز پنج سال پیش بر اثر برق گرفتگی از آرنج قطع شد. در حالی که دست و بیشتر قسمت‌های ساعدش از بین رفته بود، برخی از عضلات در قسمت انتهایی که مسئول کنترل انگشتان دست بود، حفظ شد.

این عضلات به او اجازه می‌دهد انگشتان پروتز را با استفاده از امواج فراصوت تکان دهد.

این دستگاه از سنسورهای الکترومیوگرام(ماهیچه نگار برقی) استفاده می‌کند که معمولا در انواع سنتی و جدید و پیشرفته پروتز یافت می‌شوند.

"الکترومیوگرافی" یا "ماهیچه‌نگاری برقی"(Electromyography) که به صورت مخفف  EMG نشان داده می‌شود، تکنیکی است برای محاسبه و ضبط حالات عضلات بدن در مواقع انقباض و انبساط از دستگاهی به نام ماهیچه‌نگار برقی (electromyograph) که به نتایج آن ماهیچه‌نگاشت (Electromyogram) گفته می‌شود.

ماهیچه‌نگاشت پالس‌های تولید شده از سلول‌های ماهیچه‌ای را در حالات انبساط و انقباض دریافت می‌کند.

این نوع سنسورها بر روی الکترودها برای دریافت سیگنال‌های الکتریکی از عضلات متکی هستند، اما با توجه به گفته‌های وینبرگ، مدیر مرکز تکنولوژی موسیقی در جورجیا، آنها کمبودهای خود را دارند.

وی می‌گوید: سنسورهای EMG خیلی دقیق نیستند. آنها می‌توانند یک حرکت عضلانی را شناسایی کنند، اما سیگنال بیش از حد مغشوش است که بتواند انگشتی را که فرد می‌خواهد، حرکت دهد. ما سعی کردیم تشخیص الگویی EMG را برای جیسون بهبود دهیم اما نمی‌توانستیم دستگاه را به صورت انگشت به دست کنترل کنیم.

وینبرگ برای پیشرفت بیشتر با دیگر محققان موسسه فناوری جورجیا همکاری کرد که یک پروتز فراصوت برای اتصال به عضلات بازو را به دنبال داشت.

این دستگاه از همان نوعی است که برای سونوگرافی نوزاد داخل رحم مادر استفاده می‌شود و الگوهای عضلانی که دستگاه از این طریق مشاهده می‌کند، آن را قادر می‌سازد بین حرکت‌هایی که برای هر یک از انگشتان خاص طراحی شده‌اند، تفاوت قائل شود.

با وارد کردن این الگوهای منحصر به فرد در یک الگوریتم یادگیری ماشین، سیستم توانست پیش‌بینی کند که بارنز سعی دارد انگشتانش را حرکت دهد و حتی نیرویی را که وی قصد دارد از آن استفاده کند، تخمین زد.

با ترکیب الگوریتم‌ها و سنسورهای فراصوت با بازوی رباتیک، وینبرگ توانست با استفاده از این پروتز امکان کنترل هر یک از انگشتان را برای بارنز فراهم کند.

این دستگاه به بارنز اجازه داد برای اولین بار پس از حادثه قطع شدن دستش، پیانو بنوازد.

وینبرگ می‌گوید: اگر این نوع بازو می‌تواند بر روی نواختن موسیقی که کاری ظریف است کار کند، پس این فناوری حتما می‌تواند برای بسیاری از دیگر انواع فعالیت‌های حرکتی مانند حمام کردن و غذا خوردن نیز استفاده شود.

وی افزود: این دستگاه همچنین افراد سالم را قادر می‌سازد که به راحتی دست‌های رباتیک را با حرکت دادن انگشتان خود کنترل کنند.