Датчик деформации ногтя поможет следить за течением болезни Паркинсона
Инженеры компании IBM разработали датчик компактный носимый деформации ногтя, способный распознавать движения пальца. Созданный прототип уже может распознавать написанные пальцем цифры с точностью почти 99 процентов, а бытовые действия, такие как поворот дверной ручки, с точностью 91 процент. В будущем устройство можно будет использовать для отслеживания заболеваний, связанных с моторными функциями, рассказывают авторы статьи в Scientific Reports.
Традиционно медицинские обследования проводятся в стационаре, однако для некоторых исследований необходим непрерывный сбор данных на протяжении большого промежутка времени. Но не все медицинские аппараты подходят для таких исследований. Из-за этого в последние годы стали появляться компактные носимые устройства, собирающие данные о здоровье человека на протяжении дня. К примеру, многие умные часы умеют постоянно измерять частоту сердцебиений, а часть из них также способны записывать кардиограмму или определять уровень кислорода в крови.
Существуют исследования, показывающие связь между силой хвата и различными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона и шизофрения. Однако удобных устройств, позволяющих на протяжении длительного времени измерять силу хвата, не причиняя при этом неудобств при ношении, пока не существует. Инженеры из исследовательского подразделения компании IBM под руководством Стивена Хейзига (Stephen Heisig) разработали компактное устройство, закрепляемое на ногте, и позволяющее измерять деформацию ногтя, зависящую от силы сжатия предметов.
Разработчики создали несколько прототипов с немного различающейся конструкцией, но в их основе лежит один и тот же принцип работы. По сути, устройство представляет автономный тензометрический датчик, отсылающий показания на другое устройство, такое как смартфон или умные часы. На его наружном слое располагается металлическая фольга, к которой подключены электроды, идущие к микросхеме. Фольга закрепляется на ногте при помощи косметического клея.
Принцип действия датчика основан на том, что при сжатии предмета пальцами ноготь немного изгибается и растягивает закрепленную на нем фольгу, увеличивая ее электрическое сопротивление. Имея калибровочные данные, программа на смартфоне или другом устройстве может перевести данные о сопротивлении в величину деформации. Кроме тензометрического датчика в устройстве есть акселерометр, антенна для передачи данных, а также аккумулятор.
Инженеры провели несколько экспериментов для демонстрации точности датчика. В одном из них они показали, что датчик позволяет различать типы захвата бейсбольного мяча, не причиняя неудобств при его броске. Также инженеры показали на двух примерах возможность качественного распознавания действий пользователя. Сначала они создали алгоритм, который распознает цифру, которую пользователь рисует одним пальцем на экране планшета. Эксперименты показали, что точность распознавания цифр составляет 98,7 процента. После этого разработчики показали пример более сложного распознавания, научив сверточную нейросеть распознавать по показаниям датчика тип действий рукой. При выполнении пяти бытовых действий, таких как поворот дверной ручки и поворот ключа в замке, алгоритм показал точность в 91 процент.
В будущем авторы планируют доработать само устройство, например, уменьшив его в размерах и сделав водонеприницаемым, а также алгоритмы обработки данных. Своей целью инженеры называют возможность отслеживания состояния болезней по изменениям в силе сжатия предметов, а также уведомления пользователя о движениях, которые могут привести к травмам.
В 2015 году инженеры из Массачусетского технологического института создали закрепляемый на ноготь компактный тачпад. Он умеет распознавать движения другого пальца по своей поверхности и превращать их в команды для компьютера или других устройств.
Григорий Копиев
Передвижение в них похоже на ходьбу по траволатору
Американская компания Shift Robotics представила насадки на обувь, увеличивающие скорость ходьбы. В них есть колеса, которые двигают ногу в момент, когда она соприкасается с полом, и позволяют ходить в 3,5 раза быстрее. Проект опубликован на краудфандинговой платформе Kickstarter. В последнее десятилетие активно развиваются легкий и личный электрический транспорт: электросамокаты, гироскутеры, моноколеса и тому подобное. Как правило, их используют для ежедневного передвижения по городу на небольшие расстояния или совмещают с другими типами транспорта, например, основную часть пути человек преодолевает на метро, а от дома до станции и от станции до работы едет на электросамокате. Это потенциально удобная и выгодная концепция, но перемещаться в транспорте с электросамокатом или гироскутером может быть затруднительно, особенно в часы пик. В качестве альтернативы несколько компаний разрабатывали и выпустили похожие устройства в виде сравнительно небольших насадок на обувь, передвигающих человека. Shift Robotics тоже разработала электрическую насадку на обувь, но передвижение на ней происходит по-другому. Она представляет собой платформу с несколькими небольшими колесами под ней и ремнями сверху, позволяющими прикрепить ее к обуви. Главное отличие от других подобных устройств заключается в том, что человек с ними не едет, а идет как и обычно с той лишь разницей, что в момент соприкосновения ноги с полом она не остается на месте, а едет вперед за счет электромоторов, крутящих колеса. Компания утвердает, что это позволяет увеличить скорость ходьбы в 3,5 раза. https://www.youtube.com/watch?v=8r0TPD5NUQ0 Устройство работает в двух режимах, переключаться между которыми можно с помощью жестов, наклоняя ногу в ту или иную сторону. В одном из них колеса полностью блокируются и ходьба в них отличается от обычной только дополнительным весом и высотой подошвы (этот режим нужен, например, при подъеме по лестнице). Во втором режиме колеса активны и крутятся в соответствии с тем, как быстро идет пользователь: если он не двигается, они не придают ему ускорение, а если идет — подстраивают свою скорость под его шаги. Насадки заряжаются от USB-C, на полную зарядку уходит полтора часа, после чего они могут работать в активном режиме на протяжении 10 километров. Компания опубликовала проект на Kickstarter, где на момент написания заметки он собрал около 50 тысяч долларов из запрашиваемых 90 тысяч. Стоимость пары начинается от 999 долларов. В случае успешного завершения краудфандинга первые поставки пользователям начнутся в марте 2023, правда, купить устройство смогут только жители США. Инновации происходят и в других видах личного электрического транспорта. Например, в 2019 году Segway представила электросамокат с функцией автопилота, а летом 2022 его начали тестировать в московском сервисе кикшеринга.