教授弹钢琴的机械手可以帮助中风患者恢复音乐技能

A一组科学家开发出了一种“智能手”，可以帮助中风的音乐家重新获得演奏乐器的能力。这种轻巧灵活的手套可以根据每位佩戴者进行定制，并使用机器学习技术。

“我们在这里展示了我们的智能外骨骼手套，它集成了触觉传感器、软执行器和人工智能，可以有效地帮助神经创伤后重新学习手动任务，”论文的主要作者、佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系兼职教授林茂华博士在一篇论文中说道。陈述。

研究表明音乐治疗有助于恢复以及中风​​后的运动功能。对于已经接受过音乐训练的人来说，他们希望尽快恢复演奏乐器是可以理解的，但重新学习一项需要如此高水平的灵活性和协调性的技能可能具有挑战性。

新款机器人手套旨在帮助实现这一目标。它的重量仅为 191 克（7 盎司），设计方式是所有集成组件都通过一次成型工艺安装到位，因此很容易通过 3D 打印进行生产。

每个指尖上的气动执行器可实现与人手类似的精细动作，而 16 个传感器可提供触觉，因此用户可以真正“感受到”他们所触摸的表面或物体。目标是让患者戴上一副手套，这样每只手在康复期间都可以独立恢复协调性和灵活性。

“戴上手套后，人类用户可以在很大程度上控制每根手指的运动，”佛罗里达大西洋大学教授、资深作者埃里克·恩格伯格博士解释说。“这款手套旨在协助和增强人们自然的手部运动，使他们能够控制手指的屈伸。手套提供手部引导、支撑和增强灵活性。”

为了测试他们的创新成果，该团队为一只手套编写了一系列动作，使其能够自行移动，弹奏一首简单的钢琴曲。此外，还进行了一系列测试，让一名 25 岁的志愿者戴上这只手套。研究人员利用机器学习算法，成功训练手套分辨出正确和错误的钢琴弹奏方式，这是此类技术的首次。

这使得手套能够向用户提供反馈，帮助他们随着时间的推移提高表现。而且它不必止步于音乐。

“要将目前的设计应用于除播放音乐之外的其他康复任务，例如物体操控，需要根据个人需求进行定制。这可以通过 3D 扫描技术或 CT 扫描来实现，以确保每位用户都能获得个性化的贴合度和功能性，”林说。

美国疾病控制与预防中心估计美国有超过 795,000 人患有每年。超过一半的 65 岁及以上的幸存者经历了行动能力的下降，这在一定程度上表明了可能从这项技术中受益的人数。

研究人员承认仍有一些挑战需要克服，例如机器学习算法的改进，但正如他们在论文中所说，“这些发现凸显了智能外骨骼帮助残疾人重新学习演奏乐器等灵巧任务的潜力。”

该研究发表于机器人和人工智能前沿。