Telepresence-robot til handicappede tager retninger fra hjernesignaler

Mennesker med alvorlige motoriske handicap tester en ny måde at interagere med verden på – ved hjælp af en robot styret af hjernesignaler.

En bruger kan styre robotten blot ved at tænke.

En eksperimentel telepresence-robot skabt af italienske og schweiziske forskere bruger sine egne smarte funktioner til at gøre tingene lettere for den person, der bruger den, et system kaldet delt kontrol. Brugeren fortæller robotten, hvor den skal hen via et hjernebølgedetekterende headset, og robotten tager sig af detaljer som at undgå forhindringer og bestemme den bedste rute frem.

Robotten er i bund og grund en bærbar computer monteret på en rullende base - brugeren ser robottens omgivelser via den bærbare computers webcam og kan tale med folk over Skype.

For at flytte robotten bærer brugere en kalot besat med elektroencefalogram (EEG) sensorer og forestiller sig bevægelser med deres fødder eller hænder. Hver bevægelse svarer til en anden kommando, såsom frem, tilbage, venstre eller højre. Software omsætter de forskellige genererede signaler til handlinger for robotten.

Robottens kontrolsoftware bestemmer dog selv den bedste måde at ændre baner og accelerere for at komme derhen, hvor den er blevet bedt om at gå. Den har ni infrarøde sensorer, der advarer den om forhindringer, som den kan flytte rundt på, mens den også følger brugerens anvisninger.

Det design gør robotten nem nok at bruge til, at den kunne tilbyde en praktisk måde at give handicappede mere uafhængighed, siger Robert Leeb, en forsker ved det schweiziske føderale teknologiske institut i Lausanne, som arbejdede på projektet. Forestil dig en slutbruger, der ligger i sin seng derhjemme, forbundet med alt det nødvendige udstyr til at støtte sit liv, siger han. Med sådan en telepresence-robot kunne han igen deltage i sit familieliv.

Forskerne testede robotten ved at lade personer med og uden motoriske handicap navigere den gennem flere rum fyldt med forhindringer. Begge grupper var i stand til at styre gennem banen på lignende tidspunkter. De skulle bruge færre kommandoer, end da de styrede robotten fuldstændigt, og gennemførte kurset hurtigere.

Deltagere uden motoriske handicap blev også testet på, hvor hurtigt de manuelt kunne navigere i robotten uden at give den nogen autonomi. Undersøgelsen fandt, at deres tid kun var lidt kortere, end da de delte kontrol og navigerede via hjerne-computer-grænseflade. Forskerne offentliggjorde deres resultater i et nyligt nummer af tidsskriftet IEEE's sager.

Forskere udforsker at bruge hjerne-computer-grænseflader til alt fra at styre kørestole til bevægelige protetiske lemmer. Versioner, der er implanteret i hjernen, kan give folk en imponerende kontrol over robotlemmer, men er udfordrende at installere og vedligeholde og ikke udbredt (se Tankeeksperimentet).

Ikke-invasive hjerne-computer-grænseflader, der lytter efter EEG-signaler blot ved at røre ved hovedbunden på flere punkter, er mindre kraftfulde, men mere praktiske. Simple systemer er tilgængelige til hjemmebrug, såsom Muse pandebånd, beregnet til at hjælpe meditation, og Emotiv, designet til spil (se Brain Games).

I de sidste fem år har hjerne-computer-grænseflader gjort et stort skridt ud af laboratoriet til mere kliniske og hjemmemiljøer, siger Gernot Muller-Putz, der leder BCI Institute ved Graz University of Technology i Østrig. Enheder, der plejede at være designet med forskere i tankerne, er blevet gentænkt med mere fokus på behovene hos mennesker, der måske vil eller skal bruge dem til at interagere med teknologi, siger han.

Men, siger Leeb, hans delte kontrolsystem til robotter vil ikke være på vej på markedet i de kommende år. Størstedelen af ​​indsatsen på kommercialisering af EEG-baserede hjerne-computer-grænseflader er fokuseret på billige enkeltformålsenheder, ikke at lave sensorer af høj kvalitet, der kan bruges i mange forskellige applikationer.

Hvis vi udvikler et system, der så nemt kan bruges af alle, ligesom en mobiltelefon, ville dette skubbe hjerne-computer-grænsefladeteknologien bredt ud, siger Leeb.

skjule