211service.com
Telepresence-robot voor gehandicapten neemt aanwijzingen van hersensignalen
Mensen met ernstige motorische beperkingen testen een nieuwe manier om met de wereld om te gaan - met behulp van een robot die wordt bestuurd door hersensignalen.
Een gebruiker kan de robot besturen door gewoon na te denken.
Een experimentele telepresence-robot gemaakt door Italiaanse en Zwitserse onderzoekers gebruikt zijn eigen slimmigheden om dingen gemakkelijker te maken voor de persoon die hem gebruikt, een systeem dat shared control wordt genoemd. De gebruiker vertelt de robot waar hij heen moet via een headset die hersengolven detecteert, en de robot zorgt voor details zoals het vermijden van obstakels en het bepalen van de beste route vooruit.
De robot is in wezen een laptop die op een rollende basis is gemonteerd - de gebruiker ziet de omgeving van de robot via de webcam van de laptop en kan via Skype met mensen praten.
Om de robot te verplaatsen, dragen gebruikers een kalotje bezaaid met elektro-encefalogram (EEG)-sensoren en stellen ze zich bewegingen voor met hun voeten of handen. Elke beweging correspondeert met een ander commando, zoals vooruit, achteruit, links of rechts. Software vertaalt de verschillende gegenereerde signalen naar acties voor de robot.
De besturingssoftware van de robot bepaalt echter zelf wat de beste manier is om van baan te veranderen en te versnellen om te komen waar hem is opgedragen. Het heeft negen infraroodsensoren die het waarschuwen voor obstakels, waar het omheen kan bewegen terwijl het ook de aanwijzingen van de gebruiker volgt.
Dat ontwerp maakt de robot zo gebruiksvriendelijk dat het een praktische manier zou kunnen zijn om gehandicapten meer onafhankelijkheid te geven, zegt Robert Leeb, een onderzoekswetenschapper aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne die aan het project werkte. Stel je een eindgebruiker voor die thuis in zijn bed ligt, aangesloten op alle benodigde apparatuur om zijn leven te ondersteunen, zegt hij. Met zo'n telepresence-robot kon hij weer deelnemen aan zijn gezinsleven.
De onderzoekers testten de robot door mensen met en zonder motorische beperking door verschillende kamers vol obstakels te laten navigeren. Beide groepen konden in gelijke tijden het parcours afleggen. Ze hoefden minder commando's te gebruiken dan wanneer ze de robot volledig bestuurden en voltooiden het parcours sneller.
Deelnemers zonder motorische beperkingen werden ook getest op hoe snel ze de robot handmatig konden navigeren zonder hem enige autonomie te geven. Uit de studie bleek dat hun tijd slechts iets korter was dan wanneer ze de controle deelden en navigeerden via de hersencomputerinterface. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in een recent nummer van het tijdschrift Procedures van de IEEE.
Onderzoekers onderzoeken het gebruik van hersen-computerinterfaces voor alles, van het sturen van rolstoelen tot het bewegen van prothetische ledematen. Versies die in de hersenen worden geïmplanteerd, kunnen mensen een indrukwekkende controle geven over robotledematen, maar zijn een uitdaging om te installeren en te onderhouden en worden niet veel gebruikt (zie Het gedachte-experiment).
Niet-invasieve hersen-computerinterfaces die naar EEG-signalen luisteren door simpelweg de hoofdhuid op verschillende punten aan te raken, zijn minder krachtig maar praktischer. Er zijn eenvoudige systemen beschikbaar voor thuisgebruik, zoals de Muse-hoofdband, bedoeld om meditatie te vergemakkelijken, en Emotiv, ontworpen voor gamen (zie Brain Games).
In de afgelopen vijf jaar hebben hersen-computerinterfaces een grote stap gemaakt van het laboratorium naar meer klinische en thuisomgevingen, zegt Gernot Muller-Putz, die het BCI-instituut leidt aan de Technische Universiteit van Graz in Oostenrijk. Apparaten die vroeger werden ontworpen met onderzoekers in het achterhoofd, zijn opnieuw ontworpen met meer focus op de behoeften van mensen die ze misschien willen of moeten gebruiken om met technologie om te gaan, zegt hij.
Leeb zegt echter dat zijn gedeelde besturingssysteem voor robots de komende jaren niet op de markt zal komen. De meeste inspanningen voor het commercialiseren van op EEG gebaseerde hersen-computerinterfaces zijn gericht op goedkope apparaten voor één doel, en niet op het maken van hoogwaardige sensoren die in veel verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt.
Als we een systeem ontwikkelen dat vervolgens gemakkelijk door iedereen kan worden gebruikt, net als een mobiele telefoon, zou dit de technologie van de hersen-computerinterface ver uitstrekken, zegt Leeb.