Periset di Institut Teknologi Georgia telah menciptakan sensor ultrasonik yang memungkinkan orang yang telah diamputasi dapat mengendalikan masing-masing jari tiruan mereka secara terpisah. Hal ini diperoleh dengan memberikan gerakan tangan motor halus yang tidak memungkinkan dilakukan dengan perangkat yang tersedia secara komersial saat ini.
Seorang musisi yang kehilangan sebagian lengan kanannya lima tahun yang lalu karena sebuah kecelakaan, adalah orang yang pertama kali menggunakan teknologi ini. Kini ia bisa bermain piano untuk pertama kalinya sejak kecelakaan tersebut.
“Tangan prostetik kami didukung oleh sinyal ultrasound,” kata Gil Weinberg, profesor Georgia Tech College of Design yang memimpin proyek tersebut. “Dengan menggunakan teknologi baru ini, lengan bisa mendeteksi jari yang diamputasi mana yang ingin digerakkan, meski tidak memiliki jari.”
Jason Barnes adalah orang yang diamputasi yang bekerja dengan Weinberg. Musisi berusia 28 tahun itu tersengat listrik saat kecelakaan kerja di tahun 2012, memaksa dokter untuk mengamputasi lengan kanannya tepat di bawah siku. Barnes tidak lagi memiliki tangan dan sebagian besar lengan bawahnya tapi memang memiliki otot di tungkai residunya yang dapat mengendalikan jari-jarinya.
Prostesis sehari-hari Barnes mirip dengan sebagian besar perangkat yang beredar di pasaran. Ini dikendalikan oleh sensor elektromiogram (EMG) yang melekat pada otot-ototnya. Dia menggeser lengan ke berbagai mode dengan menekan tombol di lengan. Setiap mode memiliki dua gerakan terprogram, yang dikendalikan olehnya meregangkan atau mengontraksi otot lengan bawahnya. Misalnya, dengan pelenturan memungkinkan jari telunjuk dan jempolnya saling menempel; dengan kontraksi dapat mengepalkan tinjunya.
“Sensor EMG tidak begitu akurat,” kata Weinberg, direktur Pusat Teknologi Musik Georgia Tech . “Mereka bisa mendeteksi gerakan otot, tapi sinyalnya kurang mulus untuk menyimpulkan jari mana yang ingin digerakkan orang. Kami mencoba memperbaiki deteksi pola dari EMG untuk Jason namun tidak bisa melakukan kontrol setiap jari-jemari.”
Tapi kemudian tim melihat sekeliling lab dan menemukan mesin ultrasound. Mereka bermitra dengan dua profesor Georgia Tech lainnya – Minoru Shinohara, Chris Fink ( Fakultas Ilmu Pengetahuan ) dan Levent Degertekin ( Woodruff School of Mechanical Engineering ) – dan memasang sebuah probe ultrasound pada lengannya. Jenis probe dokter yang sama digunakan untuk melihat bayi di rahim bisa melihat bagaimana otot Barnes bergerak.
Ketika Barnes mencoba menggerakkan jari manisnya yang teramputasi, gerakan otot berbeda dari yang terlihat saat dia mencoba menggerakkan jari lainnya. Weinberg dan tim mencatat setiap gerakan unik ke dalam sebuah algoritma yang dapat dengan cepat menentukan jari mana yang ingin dipindahkan Barnes. Sinyal ultrasound dan pembelajaran mesin dapat mendeteksi gerakan terus menerus dan simultan setiap jari, serta seberapa besar kekuatan yang ingin dia gunakan.
“Ini benar-benar luar biasa,” kata Barnes. “Lengan baru ini memungkinkan saya untuk melakukan apapun yang saya inginkan, dengan cepat, tanpa mengubah mode atau menekan sebuah tombol. Saya tidak pernah berpikir kita bisa melakukan ini. ”
Ini adalah perangkat lab Weinberg kedua yang dibangun untuk Barnes. Cinta pertamanya adalah drumnya, saat itu tim memasangnya dengan lengan palsu dengan dua stik drum pada tahun 2014. Dia mengendalikan salah satu stiknya. Yang lainnya bergerak sendiri dengan mendengarkan musik di ruangan dan berimprovisasi.
Perangkat tersebut memberinya kesempatan untuk kembali bermain drum. Stik drum robot itu bisa bermain lebih cepat daripada drummer manapun di dunia. Perhatian dunia telah mengirimkan robot Barnes dan Weinberg ke seluruh dunia untuk konser di empat benua. Mereka juga bermain di Kennedy Center di Washington, DC dan Moogfest .
Kesuksesan itu mendorong Weinberg untuk mengambil langkah selanjutnya dan menciptakan sesuatu yang memberi Barnes ketangkasan semenjak kekurangannya di tahun 2012.
“Jika jenis lengan ini bisa bekerja pada musik, sesuatu yang samar dan ekspresif seperti bermain piano, teknologi ini juga bisa digunakan untuk Banyak jenis aktivitas motorik lainnya seperti mandi, perawatan dan makan,” kata Weinberg. “Saya juga membayangkan orang-orang berbadan sehat bisa mengendalikan lengan dan tangan robot dengan jarak jauh hanya dengan menggerakkan jari mereka.”
