Rozhraní mezi
člověkem a strojem.
Vyvíjíme inteligentní neuroprotetické systémy, které interpretují biologické signály, učí se individuální pohybové vzorce a převádějí lidský záměr v přesný fyzický pohyb.
- 01ČLOVĚKZáměr
- 02BIOLOGICKÝ SIGNÁLSurová EMG
- 03SENZORSnímání
- 04THALAMORozhraní
- 05ZPRACOVÁNÍObálka
- 06ZÁMĚRKlasifikace
- 07PROTÉZAPovel
- 08POHYBPohon
01/ Problém
Dnešní protézy nahrazují končetinu.
My chceme obnovit rozhraní.
ZÁMĚR
Pochopit, co chce uživatel udělat.
Aktivní výzkum
ŘÍZENÍ
Převést biologické signály v přesný pohyb.
Prototyp
ZPĚTNÁ VAZBA
Nakonec vracet uživateli smysluplnou informaci.
Dlouhodobá vize
Zpětná vazba je cíl, ke kterému směřujeme, ne schopnost, kterou dnes máme.
02/ Systém
Od signálu k pohybu.
Mezi stahem svalu a pohybem ruky leží šest fází. Každá z nich je samostatný inženýrský problém.
Biologický signál
Elektrická aktivita lidského těla nese informaci o zamýšleném pohybu.
03/ Rozhraní
Rozhraní.
Systém definují tři technologické oblasti. Každá je v jiné fázi zralosti — a my říkáme otevřeně, která je kde.
Snímání signálu
Současná práce na prototypu s povrchovou EMG a snímáním biologických signálů. Umístění elektrod, zesílení a extrakce obálky, které zůstanou stabilní i mimo laboratorní stůl.
Pokročilé snímání
Výzkumný směr k hustším a v budoucnu implantovatelným snímacím technologiím, které dokážou rozlišit jemnější motorické detaily, než umožňují povrchové elektrody.
Inteligentní dekódování
Modely strojového učení, které mapují biologické signály na zamýšlený pohyb a přizpůsobují se konkrétnímu člověku, ne průměru datové sady.
THALAMO je výzkumný a vývojový projekt. Nic z popsaného není zdravotnický prostředek, nic z toho není klinicky schváleno a žádný implantovatelný systém nebyl použit u člověka.
04/ Směřování
Co existuje a co ne.
Čím dál doprava čtete, tím menší je jistota. Raději v tom budeme přesní než působiví.
NYNÍ
Dnes v laboratoři
- Povrchová EMG
- Vývoj prototypu
- Klasifikace signálu
DALŠÍ KROK
Na čem aktivně pracujeme
- Pokročilé snímání
- Vyšší rozlišení signálu
- Personalizované řízení
BUDOUCNOST
Výzkumný směr
- Implantovatelná rozhraní
- Dlouhodobé snímání biologických signálů
VIZE
Kam to směřuje
- Obousměrná neuroprotetika
- Pohyb + senzorická zpětná vazba
05/ Architektura
Protéza by se měla přizpůsobit svému uživateli.
Každý člověk se liší v anatomii, stavbě svalů, proporcích a pohybových vzorcích. Proto k protéze přistupujeme jako k modulárnímu systému, ne jako k jednomu pevně danému produktu.
SENZOROVÝ MODUL
Snímání signálu přiložené ke zbytkové končetině. Počet a umístění elektrod se u každého člověka liší.
ELEKTRONIKA
Zesílení, filtrace a výpočet, který ze surového biopotenciálu udělá dekódovaný záměr.
POHON
Motory a převody. Síla úchopu a rychlost rozpočítané proti limitům baterie a teploty.
NOSNÁ KONSTRUKCE
Cesta zatížení. Přenáší síly z pohonu do lůžka, aniž by je přenášela do tkáně.
KRYT NA MÍRU
Tvarovaný podle anatomie a proporcí konkrétního člověka — jediná vrstva, kterou většina lidí kdy uvidí.
06/ Dekódování
Systém se učí svého uživatele.
Místo abychom nutili každého uživatele přizpůsobit se pevnému schématu řízení, směřujeme k systémům, které se přizpůsobí konkrétnímu člověku.
Povrchová EMG, snímaná průběžně.
Popisy amplitudy, časování a frekvence pro každý kanál.
- ZAVŘÍT RUKU97.8%
- OTEVŘÍT RUKU12.1%
- UKAZOVÁK8.4%
RUKA → ZAVŘÍT
Povel vydaný pohonné vrstvě.
KONCEPČNÍ UKÁZKAHodnoty zobrazené výše jsou ilustrativní a animují se v pevné smyčce. Představují strukturu dekódovací dráhy, ne naměřený výkon THALAMO. Žádné benchmarkové výsledky jsme nezveřejnili.
Obnovujeme spojení mezi člověkem a strojem.
Jsme malý tým a stavíme to v Praze. Pokud pracujete v protetice, neurálních rozhraních, zpracování signálu nebo robotice — nebo byste takový systém sami používali — ozvěte se nám.