L’Intelligenza Artificiale applicata ad Adam’s Hand: come funziona?

Adam’s Hand è la prima mano bionica al mondo completamente adattiva, cioè in grado di adattarsi automaticamente a forma e dimensione degli oggetti impugnati, senza la necessità di selezionare la migliore tipologia di presa per ogni oggetto, come avviene per tutti gli altri dispositivi attualmente presenti sul mercato.

Nel cuore di Adam’s Hand è presente un algoritmo, basato su machine learning ed intelligenza artificiale, che ne rende l’utilizzo estremamente semplice ed immediato, grazie ad una procedura di calibrazione automatica della durata di pochi secondi.

L’origine dell’algoritmo

Lo sviluppo dell’algoritmo inizia nel 2016: sin da subito il nostro team si chiede quale sia il modo più semplice di trasformare i segnali elettrici generati dai muscoli dell’utilizzatore di Adam’s Hand in comandi per controllare la protesi in modo intuitivo ed immediato.

Le prime versioni dell’algoritmo, che necessitano di essere eseguite su PC desktop, vengono sottoposte ad un pesante lavoro di ottimizzazione, al termine del quale il team riesce ad integrare l’algoritmo nella scheda elettronica presente all’interno della protesi.

Nel 2017 il team presenta la prima versione di interfaccia grafica per la calibrazione durante la Maker Faire di Roma, e le reazioni raccolte dal pubblico dimostrano quanto il nostro approccio, che permette il riconoscimento di pattern utilizzando solo due elettrodi di superficie, risulti intuitivo ed efficace.

Con il passare del tempo, il nostro software viene sottoposto al parere di numerosi esperti del settore, fra cui utilizzatori di protesi mioelettriche e alcuni tra i migliori tecnici ortopedici italiani. Durante questi test, il team raccoglie importanti informazioni e feedback per il miglioramento dell’interfaccia grafica dell’App.

Il primo vero banco prova per il nostro algoritmo è stata la mostra U.Mano (LINK), organizzata da Fondazione Golinelli, partita a novembre 2019 a Bologna: Adam’s Hand è stata esposta affianco ai capolavori dei maestri del passato, e il pubblico ha avuto l’opportunità di interagire direttamente con la protesi, controllandola tramite due sensori elettromiografici.

I dati estratti dai sensori sono stati poi elaborati per migliorare ulteriormente l’algoritmo di controllo e vengono messi a disposizione sul nostro sito web.

 La nuova veste grafica di Adam’s Hand

Soddisfatti dagli ottimi risultati ottenuti, il team dota l’algoritmo di una nuova veste grafica e ne realizza una versione per Ipad, che porta in giro per il mondo, raccogliendo numerosissimi feedback durante prestigiose occasioni, come il CES 2020 a Las Vegas, in Nevada, e il percorso di accelerazione svolto presso l’Eilat Tech Center, in Israele.

Il funzionamento del software di Adam’s Hand

Una volta applicati gli elettrodi di superficie sulla porzione di arto residuo dell’utente, si è immediatamente pronti per registrare i segnali di muscoli estensori e flessori e visualizzarli sul grafico dinamico.

In questa prima fase il tecnico ortopedico controlla l’intensità dei segnali e si assicura che fra questi non vi sia eccessiva “sovrapposizione”.

Si passa quindi alla fase di calibrazione automatica:

durante una procedura guidata, l’algoritmo chiede dapprima all’utente di contrarre i muscoli flessori ed estensori e infine di rimanere a riposo, per raccogliere i segnali basali. Ciascuna contrazione dura solo 5 secondi e l’algoritmo seleziona in modo automatico solo la parte del segnale muscolare effettivamente significativa.

Con questa semplice procedura, l’algoritmo è pronto per la pattern recognition di apertura e chiusura della mano, ma tramite l’interfaccia grafica del software vengono comunque forniti al tecnico ortopedico gli strumenti necessari per effettuare piccole correzioni tramite semplici comandi.

Il software a bordo di Adam’s Hand continuerà nel corso del tempo ad allenare l’algoritmo, in modo autonomo e non supervisionato, per migliorare continuamente il riconoscimento dei comandi.

La nuova versione dell’APP di Adam’s Hand

Prossimamente lanceremo la nuova versione dell’App su cui il team di BionIT Labs ha lavorato negli ultimi mesi, che è in grado di riconoscere più di due comandi con soli due elettrodi applicati, lavorando su un approccio multidimensionale.

Una volta rilasciato il nuovo hardware elettronico di Adam’s Hand, con quest’ultima versione dell’algoritmo sarà possibile pilotare allo stesso tempo apertura/chiusura della mano e rotazione del polso.

L’algoritmo e il software di Adam’s Hand sono tasselli di una più ampia piattaforma software nella quale l’utente e il tecnico ortopedico potranno interagire ed inviare feedback sul funzionamento della protesi, in modo da migliorarne continuamente l’esperienza d’uso.

I risultati che stiamo ottenendo vanno esattamente nella direzione desiderata, con l’obiettivo di ottenere un dispositivo estremamente intuitivo, che possa concretamente migliorare la qualità della vita di chi ne ha bisogno.

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