Lengan robotik pertama yang bekerja tanpa implan otak
Eksperimen pertama oleh para ilmuwan, menggunakan antarmuka non-invasif, dengan ketelitian tinggi untuk mengontrol lengan robot, telah berhasil. Ke depan, para peneliti bertujuan untuk menyempurnakan teknologi agar tersedia lebih luas.
Lengan robotik dan instrumen robotik lainnya mungkin terdengar seperti perkembangan futuristik, tetapi mereka telah ada selama bertahun-tahun, membantu ahli bedah dan insinyur.
Namun, yang lebih jarang adalah lengan palsu dan robotik yang memungkinkan orang yang kehilangan anggota tubuh mendapatkan kembali kebebasan bergerak.
Seorang pria dari Florida menjadi berita utama pada tahun 2018 setelah menerima anggota tubuh palsu modular - lengan robotik untuk menggantikan lengan yang hilang pada tahun 2007 karena kanker.
Pria tersebut dapat mengontrol lengan robotiknya berkat "pengubahan rute" dari ujung saraf tertentu, namun sejauh ini prostetik ini - yang dikembangkan oleh para ilmuwan dari Johns Hopkins University di Baltimore, MD - tidak tersedia untuk orang lain yang mungkin juga membutuhkannya.
Proyek lain - dari University of Chicago di Illinois - telah menguji prototipe lengan palsu pada monyet rhesus macaque. Hewan-hewan tersebut semuanya diselamatkan dengan amputasi anggota tubuh karena cedera parah, dan mereka dapat mengendalikan anggota tubuh palsu mereka berkat implan otak khusus.
Sekarang, para peneliti dari Carnegie Mellon University di Pittsburgh, PA, dan University of Minnesota di Minneapolis telah berhasil, untuk pertama kalinya, menggunakan antarmuka otak-komputer noninvasif untuk mengontrol lengan robot. Para ilmuwan melaporkan keberhasilan mereka dalam makalah studi yang muncul di jurnal Ilmu Robotika.
Teknologi yang sangat ditingkatkan
Prof Bin He, dari Carnegie Mellon, memimpin tim peneliti yang menggunakan antarmuka yang tidak memerlukan implan otak - yang merupakan prosedur invasif - untuk mengoordinasikan gerakan lengan robotik.
Prof. He dan koleganya ingin mengembangkan metode penghubung otak dengan ketelitian tinggi dan non-invasif karena memasukkan implan otak tidak hanya membutuhkan keterampilan dan ketelitian bedah yang tinggi, tetapi juga banyak uang, karena biaya implan juga mahal. Selain itu, implan otak memiliki sejumlah risiko kesehatan, termasuk infeksi.
Semua aspek ini telah berkontribusi pada rendahnya jumlah orang yang menerima prostetik robotik, sehingga para ilmuwan di Carnegie Mellon dan University of Minnesota telah berusaha membalikkan keadaan dengan mengembangkan teknologi non-invasif.
Namun ada banyak tantangan dalam melakukan hal ini, terutama fakta bahwa antarmuka otak-komputer sebelumnya tidak dapat memecahkan kode sinyal saraf dari otak dengan andal, sehingga tidak dapat mengontrol anggota tubuh robot dengan lancar, dalam waktu nyata.
“Ada kemajuan besar dalam perangkat robotik yang dikendalikan pikiran menggunakan implan otak. Itu sains yang luar biasa, "catat Prof. He, mengomentari langkah-langkah sebelumnya untuk menemukan teknologi yang" dapat diandalkan ".
“Tapi tujuan utamanya adalah non-invasif. Kemajuan dalam decoding saraf dan kegunaan praktis dari kontrol lengan robotik noninvasif akan memiliki implikasi besar pada perkembangan akhir dari neurorobotik noninvasif, ”tambahnya.
Dalam proyek mereka saat ini, Prof. He dan timnya menggunakan teknik penginderaan dan pembelajaran mesin khusus untuk "membangun" "koneksi" yang andal antara otak dan lengan robotik.
Antarmuka komputer-otak non-invasif dari tim berhasil memecahkan kode sinyal saraf, memungkinkan seseorang untuk pertama kalinya mengontrol lengan robotik dalam waktu nyata, menginstruksikannya untuk terus-menerus dan dengan lancar mengikuti gerakan kursor di layar.
Prof. He dan rekannya menunjukkan bahwa pendekatan mereka - yang mencakup jumlah pelatihan pengguna yang lebih tinggi, serta metode "terjemahan" sinyal saraf yang ditingkatkan - meningkatkan pembelajaran antarmuka otak-komputer sekitar 60%. Ini juga meningkatkan pelacakan kursor berkelanjutan lengan robotik lebih dari 500%.
Sejauh ini, para peneliti telah menguji teknologi inovatif mereka dengan kolaborasi dari 68 peserta berbadan sehat yang masing-masing mengambil bagian hingga 10 sesi. Keberhasilan uji coba pendahuluan ini telah membuat para ilmuwan berharap bahwa mereka pada akhirnya akan dapat menghadirkan teknologi ini kepada individu yang membutuhkannya.
“Meskipun terdapat tantangan teknis dalam menggunakan sinyal non-invasif, kami berkomitmen penuh untuk menghadirkan teknologi yang aman dan ekonomis ini kepada orang-orang yang dapat memanfaatkannya,” kata Prof. He.
“Pekerjaan ini merupakan langkah penting dalam antarmuka otak-komputer non-invasif, sebuah teknologi, yang suatu hari nanti, dapat menjadi teknologi pendukung yang dapat membantu semua orang, seperti ponsel cerdas.”
Prof. Bin He
