Các nhà nghiên cứu đang mở đường cho công việc thiết kế các chi giả sinh học mang lại cảm giác tự nhiên cho người sử dụng. Họ đã chứng minh được mối liên hệ giữa các loại chuyển động của bàn tay và mô hình điều khiển của các hoạt động nơ-ron. Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Science Robotics , cũng báo cáo về việc áp dụng những phát hiện này trên một bàn tay giả lập, đã được thử nghiệm thành công trên những người bị suy giảm chức năng vận động.

Công trình nghiên cứu là sự hợp tác giữa hai nhóm nghiên cứu: tại Viện Công nghệ Ý ở Genova do Antonio Bicchi dẫn dắt, và nhóm còn lại tại Imperial College London, Vương quốc Anh, do Dario Farina đứng đầu. Đây là kết quả của dự án "Natural BionicS", với mục tiêu vượt qua mô hình chi tiết hiện tại; Vốn thường được người dùng bỏ do không đáp ứng một cách "tự nhiên" như yêu cầu chuyển động và kiểm soát của họ.

Để hệ thần kinh trung nhận diện chi bionic như một phần "tự nhiên" của cơ thể, điều quan trọng là bộ phận giả phải tương tác với môi trường theo cách giống như một chi thật. Vì vậy, các nhà nghiên cứu cho rằng thiết kế chi giả nên dựa trên lý thuyết về phân phối cảm biến vận động (cảm biến động cơ tổng hợp) và công nghệ robot mềm, vốn được nhóm của Antonio Bicchi tại IIT xuất bản lần đầu, điển hình như bàn tay robot Soft-Hand.

Nếu có thể thiết lập một giao diện tự nhiên giữa hệ thống thần kinh và cơ sở tạo ra, tác động của nghiên cứu này có thể mở rộng ra ngoài lĩnh vực chi giả. Nó có thể giúp người nối liền mạch với các bộ phận robot để hỗ trợ, tăng cường sức mạnh và mở rộng khả năng của chính mình.

Nghiên cứu lần đầu tiên được tìm thấy hai Nghiên cứu cấu trúc nền tảng của tổ chức cơ sở con người; hiệp đồng ở cấp độ tế bào thần kinh kinh động sống và hiệp đồng ở cấp độ hành vi của bàn tay; có mối liên hệ với nhau. Hiệp đồng (synergys) là mô hình phân phối giữa hoạt động cơ bắp và chuyển động phù hợp với cơ thể người.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng tư thế bàn tay có thể được hiểu là kết quả đạt được của các cấu trúc thần thoại ẩn giấu trong hệ thống thần kinh. Cấu hình này có thể được truy cập và giải mã bằng tiến trình thuật toán tiên tiến, áp dụng trên tín hiệu điện để tạo cơ sở dữ liệu. Tín hiệu này là biểu hiện ngoại vi của hoạt động tế bào thần kinh trong môi trường sống, vốn đảm bảo trách nhiệm điều khiển cơ cơ.

Khi hoạt động của các tế bào này được giải mã, có thể xác định các tế bào tế bào có thể làm nền tảng cho hoạt động của bàn tay. Điều này không chỉ nâng cao hiểu biết về cơ chế thần kinh điều khiển khả năng kiểm soát vận động mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển giao diện người dùng trực quan và hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu hiện có thể đồng thiết kế các robot bàn tay Đa Hiệp đồng cùng với các thuật toán giải mã thần kinh, giúp người sử dụng tay giả đạt được khả năng điều khiển tự nhiên, thực hiện vô số tư thế và thao tác tinh vi trong lòng bàn tay, những điều mà các phương pháp khác không thể làm được.

Cụ thể hơn, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một bàn tay giả ứng dụng với hai cấp tự động điều khiển, cho phép nó thực hiện các cơ sở trên hải hiệp đồng tư thế chính. Thiết kế sáng tạo này đã được thử nghiệm trong thời gian thực với 11 người tham gia không có xả thải về chất và ba người sử dụng tay giả.

Để đạt được khả năng điều khiển liền mạch, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp trực tuyến tiên tiến, chiến đấu các Hiệp đồng thần kinh được giải mã trong quá trình vận hành hành động liên tục của bàn tay giả hai Hiệp đồng. Kết quả cho thấy việc hợp nhất Hiệp đồng thần kinh và tư thế cho phép kiểm soát chính xác, tự nhiên và phối hợp các chuyển động đa ngón tay.

Cách tiếp cận này không chỉ giúp chuyển động mượt mà và trực quan hơn mà còn đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tạo ra các thiết bị giả có chức năng và hoạt động gần giống với chi tự nhiên. Những tiến bộ này có ý nghĩa sâu sắc trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống cho người sử dụng chi giả, mang lại cho họ sự tự chủ lớn hơn và kết nối tự nhiên hơn với chi nhân tạo.

Nguồn: NASATI