Telepresence-robot för funktionshindrade tar vägledning från hjärnsignaler

Människor med grava motoriska funktionshinder testar ett nytt sätt att interagera med världen – med hjälp av en robot som styrs av hjärnans signaler.

En användare kan styra roboten bara genom att tänka.

En experimentell telenärvarorobot skapad av italienska och schweiziska forskare använder sina egna smarta funktioner för att göra saker enklare för personen som använder den, ett system som kallas delad kontroll. Användaren talar om för roboten vart den ska gå via ett hjärnvågsdetekterande headset, och roboten tar hand om detaljer som att undvika hinder och bestämma den bästa vägen framåt.

Roboten är i huvudsak en bärbar dator monterad på en rullande bas - användaren ser robotens omgivning via den bärbara datorns webbkamera och kan prata med människor över Skype.

För att flytta roboten bär användarna en kalot översållad med elektroencefalogram (EEG)-sensorer och föreställer sig rörelser med sina fötter eller händer. Varje rörelse motsvarar ett annat kommando, såsom framåt, bakåt, vänster eller höger. Programvaran översätter de olika signalerna som genereras till åtgärder för roboten.

Robotens kontrollmjukvara bestämmer dock själv det bästa sättet att ändra banor och accelerera för att komma dit den har blivit tillsagd att gå. Den har nio infraröda sensorer som uppmärksammar den på hinder, som den kan flytta runt samtidigt som den följer användarens anvisningar.

Den designen gör roboten tillräckligt enkel att använda för att den skulle kunna erbjuda ett praktiskt sätt att ge funktionshindrade personer mer självständighet, säger Robert Leeb, forskare vid det schweiziska federala tekniska institutet i Lausanne som arbetade med projektet. Föreställ dig en slutanvändare som ligger hemma i sin säng kopplad till all nödvändig utrustning för att försörja sitt liv, säger han. Med en sådan telenärvarorobot kunde han återigen delta i sitt familjeliv.

Forskarna testade roboten genom att låta personer med och utan motoriska funktionshinder navigera den genom flera rum fyllda med hinder. Båda grupperna kunde styra genom banan under liknande tider. De behövde använda färre kommandon än när de kontrollerade roboten helt och hållet och genomförde kursen snabbare.

Deltagare utan motoriska funktionshinder testades också på hur snabbt de kunde navigera manuellt i roboten utan att ge den någon autonomi. Studien fann att deras tider bara var något kortare än när de delade kontroll och navigerade via hjärn-datorgränssnitt. Forskarna publicerade sina resultat i ett färskt nummer av tidskriften IEEE:s förfarande.

Forskare utforskar att använda hjärn-dator-gränssnitt för allt från att styra rullstolar till rörliga proteser. Versioner som implanteras i hjärnan kan ge människor imponerande kontroll över robotiska lemmar, men är utmanande att installera och underhålla, och används inte i stor utsträckning (se Tankeexperimentet ).

Icke-invasiva hjärn-datorgränssnitt som lyssnar efter EEG-signaler helt enkelt genom att röra hårbotten på flera punkter är mindre kraftfulla men mer praktiska. Enkla system finns tillgängliga för hemmabruk, som Muse pannband, avsett att underlätta meditation, och Emotiv, designat för spel (se Brain Games ).

Under de senaste fem åren har hjärn-datorgränssnitt tagit ett stort steg ut ur labbet till mer kliniska och hemmiljöer, säger Gernot Muller-Putz, som leder BCI-institutet vid Graz tekniska universitet i Österrike. Enheter som tidigare designades med forskare i åtanke har omarbetats med mer fokus på behoven hos människor som kanske vill eller behöver använda dem för att interagera med teknik, säger han.

Men, säger Leeb, hans delade kontrollsystem för robotar kommer inte att vara på väg ut på marknaden under många år framöver. De flesta ansträngningar för att kommersialisera EEG-baserade hjärn-dator-gränssnitt är fokuserade på billiga enheter för enstaka ändamål, inte att tillverka högkvalitativa sensorer som kan användas i många olika applikationer.

Om vi ​​utvecklar ett system som sedan enkelt kan användas av alla, precis som en mobiltelefon, skulle detta driva ut tekniken för hjärn-datorgränssnittet, säger Leeb.

Dölj