Роботизирана система храни хора с ограничена подвижност

Изследователи от Университета „Корнел“ в САЩ разработиха роботизирана система, която използва компютърно зрение, машинно обучение и многосетивно възприятие, за да храни безопасно хора с тежки ограничения на подвижността, в това число такива с травми на гръбначния мозък, церебрална парализа и множествена склероза.

 

„Храненето на хора с тежки ограничения на подвижността с робот е трудно, тъй като много от тях не могат да се навеждат напред и имат нужда храната да се слага директно в устата им – казва Тапомаюх Бхатачарджи, асистент по компютърни науки в Корнелския колеж по компютърни науки и информатика, и старши разработчик на системата. – Предизвикателството става още по-голямо, когато се хранят хора с допълнителни сложни медицински състояния.“

 

Лидери в областта на асистивната роботика, Бхатачарджи и лабораторията му EmPRISE, от години обучават машини на сложния процес, чрез които ние хората се храним. Това е трудно предизвикателство за една машина – да се научи на всичко от разпознаването на обектите в чинията до вземането им и пренасянето им в устата на човека, за когото се грижи.

„Тези последни 5 сантиметра, от прибора до вътрешността на устата, са изключително трудни“, отбелязва Бхатачарджи.

 

Някои пациенти може да имат много ограничен отвор на устата, по-малко от 2 сантиметра, докато други страдат от неволеви мускулни спазми, които могат да се проявяват неочаквано, дори когато приборът е вътре в устната им кухина. Нещо повече, някои могат да отхапват храната само на определи места в устата си, за което дават индикация, като избутват прибора с езика си, казва експертът.

 

„Съществуващата в момента технология поглежда лицето на човека само веднъж и приема, че той ще остане неподвижен, което често не е така и може да бъде много ограничаващо за пациентите“, посочва Раджат Кумар Дженамани, докторант по компютърни науки и водещ автор на доклада, представящ новата роботизирана система.

 

За да преодолеят тези предизвикателства, изследователите разработили и снабдили робота си с две съществени възможности: следене на устата в реално време, което се нагажда към движенията на потребителите, и динамичен механизъм за реакция, който позволява на робота да засича естеството на физическите взаимодействия в момента на възникването им и да реагира адекватно. Това дава възможност на системата да прави разлика между внезапни спазми, целенасочени отхапвания и опити на потребителя да нагласи прибора в устата си.

 

Роботизираната система успешно нахранила 13 пациенти с различни медицински състояния при потребителско изследване, проведено на три места. Участниците оценили робота като безопасен и удобен, казват изследователите.

 

Самият той представлява многоставна ръка, държаща специално изработен прибор, който може да усеща силите, които се прилагат върху него. Методът за следене на устата, трениран върху хиляди изображения на различни пози на главата и изражения на лицето на участниците, комбинира данни от две камери, намиращи се над и под прибора за хранене. Това позволява прецизно разпознаване на устата и преодолява всички визуални пречки, създавани от самия прибор. Този механизъм за реакция използва едновременно визуално и силово усещане, за да възприема как потребителите взаимодействат с робота.

 

„Ние даваме на хората възможността да контролират 10-килограмов робот само с езика си“, казва Дженамани.

 

Той отбелязва и същественото емоционално въздействие на робота върху пациентите и хората, които се грижат за тях. При една от сесиите родителите на момиче с шизенцефална квадриплегия, рядък родилен дефект, станали свидетели как дъщеря им се храни успешно сама с помощта на системата.

 

„Беше наистина емоционален момент; баща й вдигна шапката си в знак на честване, а майка й почти се разплака“, разказва докторантът.

 

Макар че предстои още работа за изследване на дългосрочната използваемост на системата, обещаващите резултати, показани от нея, говорят за възможността за подобряване на независимостта и качеството на живот на пациентите, заключават авторите.

 

Статия от вестник ЛЕЧИТЕЛ