22/12/2022
Door Ad Spijkers
Een team wetenschappers in Beieren onderzoekt intentieherkenning van kunstmatige ledematen.
Een glas optillen, hun vuist ballen, met de wijsvinger een telefoonnummer intikken. Geavanceerde robothanden doen al verbazingwekkende dingen met behulp van biomedische technologie. Maar wat werkt in het laboratorium, heeft zijn grenzen in het dagelijks leven. Want de intenties van de individuele mens, zijn omgeving en de dingen daarin zijn te divers om ze één keer te kunnen specificeren.
Ontwikkeling
Een team van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg onderzoekt hoe zogenaamde intelligente prothesen verder kunnen worden verbeterd en betrouwbaarder kunnen worden gemaakt. Met behulp van interactieve kunstmatige intelligentie moet de prothese de menselijke wil nauwkeuriger leren herkennen, zijn omgeving registreren en zich voortdurend verder ontwikkelen.
De onderzoekers werken letterlijk op het snijvlak van mens en machine. Protheses voor de bovenste ledematen hebben de afgelopen decennia een grote technologische ontwikkeling doorgemaakt. Met behulp van bijvoorbeeld oppervlakte-elektromyografie kunnen huidelektroden op de overgebleven armstomp de fijnste spierbewegingen vastleggen.
Deze biosignalen kunnen worden omgezet en als elektrische impulsen aan de prothese worden doorgegeven. De drager bedient de handprothese zelfstandig met de armstomp. Met behulp van methoden van patroonherkenning en interactief machinaal leren kunnen mensen de prothese ook leren wat hun individuele behoeften zijn bij het uitvoeren van een gebaar of beweging.
AI in plaats van cosmetica
De geavanceerde robotprothesen zijn nog niet optimaal ontwikkeld qua comfort, functie en controle. Hierdoor geven mensen met ontbrekende ledematen vaak de voorkeur aan niet-functionele, puur cosmetische prothesen. Het nieuwe EU Horizon-project AI-Powered Manipulation System for Advanced Robotic Service, Manufacturing and Prosthetics (IntelliMan) houdt zich daarom bezig met de vraag hoe deze nog effectiever en doelgerichter kunnen interageren met hun omgeving.
De onderzoekers in Erlangen en Neurenberg onderzoeken met name hoe echte en virtuele prothesen van de bovenste ledematen beter aangestuurd kunnen worden. De focus ligt op wat bekend staat als 'intent detection'. Ze ontwikkelen de acquisitie en analyse van menselijke biosignalen verder en ontwerpen innovatieve machine learning-algoritmen om individuele bewegingspatronen van een persoon te identificeren. Ze valideren hun resultaten in gebruikersonderzoeken bij proefpersonen met en zonder fysieke beperkingen.
Tussen mens en machine
Het Assistive Intelligent Robotics Lab (AIROB) aan de universiteit houdt zich bezig met de controle van ondersteunende robotica voor de bovenste en onderste ledematen en functionele elektrische stimulatie. De onderzoekers gebruiken de mogelijkheden van intentieherkenning om ondersteunende en revalidatierobotica te besturen. Hieronder vallen robots die op het lichaam kunnen worden gedragen, zoals prothesen en exoskeletten, maar ook robotarmen en simulaties in virtual reality.
Het lectoraat richt zich met name op de biosignaalverwerking van verschillende sensormodaliteiten en machine learning-methoden voor intentieherkenning, dat wil zeggen onderzoek op het grensvlak en de interactie tussen mens en machine.
Foto: PxFuel