Инженеры представили устойчивое к шуму носимое устройство, которое использует искусственный интеллект для расшифровки жестов и надежного управления машинами даже в движении.
Новая носимая система может считывать ваши жесты настолько точно, что вы сможете управлять роботом во время бега, прыжков в машине или дрейфа по бурным океанским волнам.
И впервые шум движения, который обычно портит эти сигналы, больше не имеет значения.
Инженеры создали человеко-машинный интерфейс нового поколения, работающий в реальных условиях. Это достижение делает управление жестами более доступным для повседневного использования — от медицинской реабилитации до подводной робототехники.
Разработанная в Калифорнийском университете в Сан-Диего, система объединяет мягкие, эластичные датчики с механизмом глубокого обучения, который очищает зашумленные данные в режиме реального времени, создавая надежный интерфейс, который интерпретирует естественные жесты рук практически при любых помехах.
Датчики жестов носимых устройств обычно выходят из строя, когда пользователь слишком много двигается.
«Носимые устройства с датчиками жестов работают нормально, когда пользователь сидит неподвижно, но сигналы начинают ослабевать при чрезмерном шуме движения», — сказал соавтор исследования Сянцзюнь Чэнь. «Наша система преодолевает это ограничение».
Устраняет шум движения
Эта технология может полностью изменить взаимодействие людей с машинами в динамичных и непредсказуемых условиях.
Пациенты с ограниченной подвижностью смогут управлять роботизированными приспособлениями с помощью простых жестов без точного движения пальцев.
Рабочие промышленных предприятий и спасатели смогут управлять инструментами или роботами без помощи рук в опасных условиях. Даже водолазы или удалённые операторы смогут управлять подводными роботами, несмотря на бурные течения.
Потребительские гаджеты также могут выиграть, поскольку они позволяют управлять жестами, сохраняя надежность во время повседневных движений, включая ходьбу, езду на автомобиле или занятия спортом.
Проект является результатом сотрудничества лабораторий профессоров Шэн Сю и Джозефа Вана из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
По словам исследователей, это первый носимый человеко-машинный интерфейс, который стабильно работает в столь широком диапазоне двигательных нарушений.
Мягкий электронный пластырь, наклеиваемый на тканевую повязку на руку, объединяет в себе датчики движения, мышечные датчики, микроконтроллер Bluetooth и растягивающуюся батарею в тонком многослойном корпусе.
Он собирает сигналы от руки и передает их в специализированную модель глубокого обучения, которая устраняет помехи и распознает предполагаемый жест.
«Это достижение приближает нас к созданию интуитивно понятных и надежных человеко-машинных интерфейсов, которые можно использовать в повседневной жизни», — сказал Чэнь.
Создано для реальной жизни
Команда провела стресс-тест системы в экстремальных условиях. Участники использовали её для управления роботизированной рукой во время бега, воздействия высокочастотных вибраций и комбинаций экстремальных движений.
Чтобы еще больше расширить границы, исследователи проверили их в имитированных океанических сценариях в исследовательском симуляторе океана и атмосферы Scripps.
В танке воссозданы как лабораторные, так и реальные колебания моря, а носимое устройство по-прежнему обеспечивает точную работу с малой задержкой.
Первоначальная идея пришла от военных водолазов, которым нужны были способы управления подводными роботами. Но исследователи быстро поняли, что эта проблема носит универсальный характер.
Помехи движения мешают работе практически всех носимых устройств, ограничивая точность в реальной жизни.
«Эта работа разрабатывает новый метод оценки устойчивости к шуму в носимых датчиках», — сказал Чэнь. «Это открывает путь к созданию носимых систем следующего поколения, которые не только эластичны и беспроводны, но и способны обучаться в сложных условиях и у индивидуальных пользователей».
Исследование опубликовано в журнале Nature Sensors.
Sourse: interestingengineering.com
