Roboter- und Prothesen-Steuerung: Handzeichen sogar ohne Hände
Eine selbstlernende Manschette erkennt Nervenimpulse am Unterarm und bestimmt die beabsichtigte Handgeste. So lassen sich Prothesen oder Roboter steuern.
Daumen hoch oder geballte Faust: Eine Unterarmmanschette mit 64 Elektroden und KI-Chip erkennt beabsichtigte Handzeichen.
(Bild: Rabaey Lab)
Ein neuartiges Wearable, entstanden an der University of California in Berkeley, misst mit 64 Elektroden Nervenimpulse am Unterarm. Ein integrierter KI-Chip direkt an der Manschette lernt die Muster dieser Signale zu unterscheiden und erkennt so die beabsichtigten Handzeichen.
Mit den Daten der Manschette kann der Träger eine Handprothese steuern oder eine Roboterhand, wie eine Forschergruppe demonstrierte. Doktorand Ali Moin berichtet, dass das System in Versuchen 21 Handzeichen nach kurzer Trainingsphase gut unterscheiden konnte, etwa Daumen hoch, Faust, flache Hand oder verschiedene Zahlen durch hochgestreckte Finger. Die künstliche Intelligenz sei in der Lage nachzulernen und damit auch körperliche Veränderungen auszugleichen, wenn beispielsweise der Anwender am Unterarm schwitzt oder die Arme nach oben reckt.
Die Manschette aus Berkeley nutzt einen lokalen Chip mit KI-Firmware. Dadurch muss sie keine Daten an eine Software in der Cloud übertragen, die Privatsphäre des Anwenders bleibt gewahrt, wie Moin unterstreicht. Die Elektroden messen die elektrischen Felder der Nervenimpulse, die das Gehirn an Unterarm und Hand sendet. Dabei genügen 64 Elektroden nicht, um gezielt jeden einzelnen Muskel zu beobachten. Stattdessen erkennt die Manschette Muster und bestimmt daraus die beabsichtigte Geste. Durch die lokale Verarbeitung reagiere das System sehr schnell und habe nur einen geringen Energieverbrauch, erklärt Professor Donald O. Pedersen. Die Einsatzmöglichkeiten könnten über die Steuerung künstlicher Hände hinausgehen. Denkbar ist zum Beispiel der Einsatz in Videospielen ohne weiteren Controller oder zur Steuerung eines Fahrzeugs.
Heftkasten 3/2021
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(agr)
