Инсульт является самой важной причиной инвалидности взрослых, от которой ежегодно страдает около 1,1 миллиона человек. После инсульта пациентам обычно требуется реабилитация, чтобы заново научиться ходить, говорить или выполнять повседневные задачи. Исследования показали, что помимо физической и трудовой терапии, музыкальная терапия может помочь пациентам, перенесшим инсульт, восстановить языковые и двигательные функции.
Но для людей, умеющих играть на музыкальных инструментах и перенесших инсульт, воспроизведение музыки может оказаться навыком, который нужно заново осваивать. Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Robotics and AI, показало, как новая мягкая робототехника может помочь выздоравливающим пациентам заново научиться играть музыку и другим навыкам, требующим ловкости и координации.
«Здесь мы показываем, что наша умная перчатка-экзоскелет с интегрированными тактильными датчиками, мягкими приводами и искусственным интеллектом может эффективно помочь в повторном обучении ручным задачам после нейротравмы», — сказал ведущий автор исследования доктор Маохуа Лин, профессор кафедры океанотехники и машиностроения Флоридского Атлантического университета.
Лин и его коллеги разработали и испытали «умную руку-экзоскелет» в форме многослойной гибкой 3D-печатной робо-перчатки, которая весит всего 191 грамм. Вся ладонь и область запястья перчатки сделаны мягкими и гибкими, а форма перчатки может быть изготовлена на заказ в соответствии с анатомическими особенностями каждого пользователя.
Мягкие пневматические приводы в кончиках пальцев создают движение и усилие, имитируя естественные, отточенные движения руки. Каждый кончик пальца также содержит массив из 16 гибких датчиков, которые передают тактильные ощущения руке пользователя при взаимодействии с объектами или поверхностями. Производство перчатки очень простое, так как все приводы и датчики устанавливаются на место с помощью одного процесса формовки.
«Во время ношения перчатки пользователь в значительной степени контролирует движение каждого пальца», — сказал старший автор доктор Эрик Энгеберг, профессор кафедры океанотехники и машиностроения Атлантического университета Флориды.
Авторы предполагают, что в конечном итоге пациенты могут носить пару таких перчаток, чтобы помочь обеим рукам независимо друг от друга восстановить ловкость, двигательные навыки и координацию.
Авторы использовали машинное обучение, чтобы успешно научить перчатку «чувствовать» разницу между правильным и неправильным исполнением для начинающих на фортепиано.
«Мы обнаружили, что перчатка может научиться различать правильную и неправильную игру на фортепиано. Это означает, что она может стать ценным инструментом для персонализированной реабилитации людей, которые хотят заново научиться играть музыку», — сказал Энгеберг.