צמיד מבוסס אולטרסאונד מאפשר חיקוי מדויק של יד רובוטית

חוקרים פתחו חזית חדשה באינטראקציה בין אדם לרובוט באמצעות שימוש בהדמיית אולטרסאונד כדי לתרגם תנועות שרירים פנימיות לפקודות דיגיטליות. פריצת דרך זו מאפשרת מיומנות (dexterity) חסרת תקדים, המאפשרת לידיים רובוטיות לחקות תנועות אנושיות בדקויות של בובת מריונטה.

פענוח "חוטי הבובה" של המיומנות האנושית

היד האנושית היא פלא של הנדסה ביולוגית, המשתמשת ב-34 שרירים, 27 מפרקים ויותר מ-100 גידים ורצועות כדי לבצע תנועות מורכבות. במשך שנים, מהנדסים נאבקו לשחזר את המיומנות הזו ברובוטים, מכיוון שחיישנים מסורתיים נכשלים לעיתים קרובות בלכידת המכניקה הפנימית המורכבת המתרחשת מתחת לעור.

כדי לפתור זאת, צוות מחקר בהובלת פרופסור Xuanhe Zhao מהנדסת מכונות ב-MIT, לצד עמיתים מהאוניברסיטה של דרום קליפורניה, פיתח צמיד אולטרסאונד לביש. המכשיר משתמש ב"מדבקת" אולטרסאונד ממוזערת — גרסה מוקטנת של מתמרים (transducers) ברמה רפואית — המשולבת עם הידרוג'ל ייעודי להצמדה לעור. באמצעות הדמיית המבנים הפנימיים של פרק כף היד, המכשיר מתייחס לגידים ולשרירים כאל חוטי בובה, כאשר מצב ה"חוטים" חושף את המיקום המדויק של האצבעות וכף היד.

תרגום תנועה בזמן אמת מבוסס בינה מלאכותית (AI)

הליבה של טכנולוגיה זו טמונה בשילוב ה-AI המתוחכם שלה. המערכת משתמשת באלגוריתם בינה מלאכותית שאומן על מאגר נתונים עצום של תמונות אולטרסאונד שתויגו בקפידה על ידי בני אדם. כאשר הלובש מזיז את ידו, מכשיר האולטרסאונד לוכד דימויים בזמן אמת של האנטומיה הפנימית של פרק כף היד, אשר ה-AI מתרגם באופן מיידי לקואורדינטות מדויקות של האצבעות וכף היד.

בהדגמות ניסיוניות, השליטה האלחוטית הזו הוכחה כיעילה להפליא. משתמשים הצליחו להורות לידיים רובוטיות לבצע משימות בעלות דיוק גבוה, כגון נגינה בלחן פשוט בפסנתר או קליעה של כדורסל זעיר לסל. מעבר לרובוטיקה פיזית, הטכנולוגיה משתרעת גם לסביבות דיגיטליות, ומאפשרת למשתמשים לתמרן עצמים וירטואליים — כמו פעולת "צביטה" (pinching) כדי לתקרב (zoom) במסך מחשב — באמצעות תנועות יד טבעיות.

הרחבה עבור כירורגיה ורובוטיקה אנושית (Humanoid)

בעוד שהחומרה הנוכחית היא בערך בגודל של טלפון חכם, צוות המחקר מתמקד במזעור נוסף ובהרחבת המגוון של מערכי האימון של ה-AI שלהם. על ידי שילוב של מגוון רחב יותר של גדלי ידיים, צורות אצבעות ותנועות מורכבות, החוקרים שואפים ליצור תקן אוניברסלי למעקב אחר ידיים.

ההשלכות על נוף ה-AI והרובוטיקה הרחב הן עמוקות. אחת המטרות המשמעותיות ביותר היא יצירת מאגר נתונים עצום ובעל נאמנות גבוהה (high-fidelity) של תנועות יד אנושיות. נתונים אלו יכולים לשמש לאימון רובוטים אנושיים (humanoid robots) לביצוע משימות עדינות וקריטיות, כגון הליכים כירורגיים בסיוע רובוטי, שבהם אפילו מילימטר של טעות אינו קביל. ככל שאנו נעים לעבר עתיד של שיתוף פעולה חלק בין אדם למכונה, הדמיה לבישה עשויה להפוך לממשק העיקרי לשליטה בדור הבא של מכונות מיומנות.

נקודות מרכזיות

• לכידת תנועה פנימית: בניגוד לחיישנים ברמת המשטח, הדמיית אולטרסאונד עוקבת אחר התנועה הממשית של גידים ושרירים כדי לספק מיומנות עדיפה.
• תרגום AI: אלגוריתם מתקדם ממיר דימויי אולטרסאונד בזמן אמת לפקודות דיגיטליות מדויקות הן עבור חומרה רובוטית והן עבור ממשקים וירטואליים.
• יישומים קריטיים: הטכנולוגיה סוללת את הדרך לאימון רובוטים אנושיים במשימות עדינות, כולל כירורגיה מדויקת ועבודה ידנית מורכבת.