AI助仿生手“不費腦”完成自然抓握
關鍵詞: 仿生手控制 AI融合 觸覺反饋 人 - 機共享 大腦負擔
美國猶他大學研究團隊提出了一種融合人工智能(AI)的仿生手控制新方法,有望顯著降低手臂義肢使用過程中的大腦負擔。相關成果發表于新一期《自然·通訊》雜志。
盡管當前高端仿生手在外形和驅動方式上已十分接近真實手臂,但在使用過程中,佩戴者仍需刻意控制手指的張合與用力程度。控制不直接、操作負擔重,正是近一半使用者最終放棄義肢的重要原因。其中一個關鍵問題在于,大多數商用仿生手還無法復制觸覺反饋,而這種觸覺正是人類以直覺、反射方式抓握物體的關鍵來源。
為解決這一問題,研究團隊在一款商用仿生手的基礎上安裝了定制化指尖模塊。這些指尖除了能感知壓力外,還配備了光學接近傳感器,能模擬最精細的觸覺。例如,它們甚至可感知到幾乎無重量的棉球掉落在其上的感覺。
針對觸覺反饋問題,研究團隊利用傳感器數據訓練了一個人工神經網絡模型,使手指能自動移動到與物體形成完美抓握的合適位置。由于每根手指都有獨立傳感器,可“感知”前方情況,因此多根手指可并行工作,從而對物體形成完美、穩定的抓握。
研究團隊創建的這種仿生方法,并未將控制權完全交給AI,而是采用“人—機共享”的策略。使用者負責發出抓取或放松的整體意圖,AI系統則自行完成精細調節,從而避免人與機器相互干擾,使操作過程更加順暢。
在實驗中,4名肘下腕上截肢的參與者在使用該系統后,在標準抓握任務中的穩定性和精確度均有提升,主觀感受到的思維負擔明顯下降。更重要的是,參與者無需經過長時間訓練,便可完成撿取小物體、端起塑料杯飲水等日常動作。