1763419663
2025-11-17 21:45:00
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали носимую систему нового поколения, которая позволяет людям управлять машинами с помощью повседневных жестов — даже во время бега, езды в автомобиле или плавания по бурным океанским волнам.
Система, опубликованная 17 ноября в Датчики природысочетает в себе гибкую электронику с искусственным интеллектом для решения давней проблемы носимых технологий: надежного распознавания сигналов жестов в реальных условиях.
Носимые технологии с датчиками жестов работают нормально, когда пользователь сидит неподвижно, но сигналы начинают разваливаться из-за чрезмерного шума движения, объяснил соавтор исследования Сянцзюнь Чен, постдокторант кафедры химической и наноинженерии семьи Айсо Юфэн Ли в Инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего. Это ограничивает их практичность в повседневной жизни. «Наша система преодолевает это ограничение», — сказал Чен. «Благодаря интеграции искусственного интеллекта для очистки зашумленных данных датчиков в режиме реального времени эта технология позволяет с помощью повседневных жестов надежно управлять машинами даже в очень динамичных средах».
Эта технология может позволить пациентам, проходящим реабилитацию, или людям с ограниченной подвижностью, например, использовать естественные жесты для управления роботизированными устройствами, не полагаясь на мелкую моторику. Промышленные рабочие и службы экстренного реагирования потенциально могут использовать эту технологию для управления инструментами и роботами без помощи рук в динамичных или опасных средах. Это может даже позволить дайверам и дистанционным операторам управлять подводными роботами, несмотря на турбулентные условия. В потребительских устройствах система может сделать управление на основе жестов более надежным в повседневных условиях.
Работа была результатом сотрудничества лабораторий Шэн Сюя и Джозефа Ванга, профессоров кафедры химической и наноинженерии семьи Айсо Юфэн Ли в Инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Насколько известно исследователям, это первый носимый человеко-машинный интерфейс, который надежно работает в широком диапазоне нарушений движения. В результате он может работать с тем, как люди на самом деле двигаются.
Устройство представляет собой мягкую электронную нашивку, которая приклеивается на тканевую повязку. Он объединяет датчики движения и мышц, микроконтроллер Bluetooth и растягивающуюся батарею в компактную многослойную систему. Система обучалась на сложном наборе данных реальных жестов и условий: от бега и тряски до движения океанских волн. Сигналы от руки захватываются и обрабатываются специализированной системой глубокого обучения, которая устраняет помехи, интерпретирует жест и передает команду для управления машиной (например, роботизированной рукой) в режиме реального времени.
«Это достижение приближает нас к интуитивно понятным и надежным человеко-машинным интерфейсам, которые можно использовать в повседневной жизни», — сказал Чен.
Система была протестирована в различных динамических условиях. Субъекты использовали устройство для управления роботизированной рукой во время бега, воздействия высокочастотных вибраций и различных помех. Устройство также было проверено в моделируемых условиях океана с использованием симулятора исследования океана и атмосферы Скриппса в Океанографическом институте Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, который воссоздал как лабораторные, так и реальные движения моря. Во всех случаях система обеспечивала точную работу с малой задержкой.
Изначально этот проект был вдохновлен идеей помочь военным водолазам управлять подводными роботами. Но вскоре команда поняла, что помехи от движения — это не только проблема, уникальная для подводной среды. Это общая проблема в области носимых технологий, которая долгое время ограничивала производительность таких систем в повседневной жизни.
«Эта работа устанавливает новый метод обеспечения устойчивости к шуму в носимых датчиках», — сказал Чен. «Это открывает путь к носимым системам следующего поколения, которые не только будут гибкими и беспроводными, но и способны учиться в сложных средах и у отдельных пользователей».
Полное исследование: «Шумоустойчивый человеко-машинный интерфейс на основе носимых датчиков с функцией глубокого обучения.Соавторами исследования являются исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего Сянцзюнь Чен, Чжиюань Лу, Сяосян Гао и Лу Инь.
Эта работа была поддержана Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA, номер контракта HR001120C0093).
#Носимые #устройства #позволяют #пользователям #управлять #машинами #роботами #во #время #движения
Читайте также
