ピアノも弾ける義手「Skywaker Hand」、超音波とディープラーニングで指1本1本まで直感的に制御

ロボット制御できる義手の性能がどんどんよくなっている。従来多くの義手では、上腕や肩などの小さな筋肉の動きを直接感知する手法が取られてきたが、こうした手法では指1本1本を直感的に制御することは難しかった。

今回、ジョージア工科大学の研究者らは、超音波とディープラーニングでこうした課題を解決した。

スターウォーズのルーク・スカイウォーカーが装着するロボット義手からインスピレーションを得た「Skywaker Hand」の詳細をみていこう。

・ディープラーニングで超音波画像と指の動きをマッピング

腕の一部を失っても、指を動かそうとすると、残った前腕の筋肉が特定のパターンで動く。

指をロボット制御するのにこのパターンを特定して利用したいところだが、この動きはあまりに複雑なので、筋電図センサーでの区別が難しかった。

そこでジョージア工科大学の研究者らは、前腕の筋肉の超音波画像によるパターン特定方法を思いつき、指の動きと超音波画像の相関をディープラーニングによりマッピングした。

これを組み込んだSkywaker Handを着用し、被験者ジェイソンさんはピアノを弾くことにも成功している。

・汎用化に向けてのプロセス

このシステムは、ジェイソンさんのパターンに特化したものとなっている。しかし、筋肉の動きのパターンは類似しているため30～60秒のトレーニングにより、個別の違いを微調整することで誰にでも利用可能だという。

超音波とデイープラーニングによる制御システムにより、義手や義足のユーザーは従来よりも巧妙な活動が可能になると見込まれる。

いまのところ、まだまだ義手の動きはぎこちないものだが、指を動かすための強力でフレキシブルなモーターと、システムの小型化・省電力が実現すれば、ライトセーバーを握ることはもちろん、入浴や衣服の着脱などの日常生活動作にも役立つものとなるだろう。

参照元：The Human OSBiomedicalBiomedical Devices ‘Skywalker’ Prosthetic Hand Uses Ultrasound for Finger-Level Control/IEEE Spectrum