.png) |
| Sarung tangan robotik (sumber:https://www.fau.edu/newsdesk/images/news/robo-glove-piano-newsdesk.jpg) |
Saat ini, orang-orang yang telah mengalami neurotrauma seperti stroke menghadapi tantangan yang sangat besar dalam menjalankan tugas sehari-hari karena koordinasi dan kekuatan yang berkurang pada salah satu atau kedua lengan atas mereka. Masalah ini mendorong perkembangan perangkat robotik untuk membantu meningkatkan kemampuan mereka. Namun, sifat kaku dari perangkat bantu ini dapat menjadi masalah, terutama untuk tugas-tugas yang lebih kompleks seperti bermain alat musik.
Jangan khawatir, sekarang ada inovasi yang menjanjikan bagi para pemain piano yang telah mengalami stroke yang mengakibatkan kelumpuhan. Peneliti dari College of Engineering and Computer Science di Florida Atlantic University telah mengembangkan sarung tangan robotik yang unik ini. Eksoskeleton tangan robotik yang lembut ini menggunakan kecerdasan buatan untuk meningkatkan kelenturan tangan.
Sarung tangan robotik ini menggunakan sensor taktil yang fleksibel, aktuator lembut, dan kecerdasan buatan. Ini adalah sarung tangan robotik pertama yang "merasakan" perbedaan antara versi yang benar dan salah dari lagu yang sama, dan menggabungkan fitur-fitur ini menjadi satu eksoskeleton tangan.
"Bermain piano membutuhkan gerakan yang
kompleks dan sangat terampil, dan pembelajaran ulang tugas tersebut melibatkan
pemulihan dan pelatihan kembali gerakan atau keterampilan tertentu," kata
Erik Engeberg, Ph.D., seorang profesor di FAU College of Engineering and
Computer Science. "Sarung tangan robotik kami terbuat dari bahan-bahan dan
sensor-sensor yang lembut dan fleksibel yang memberikan dukungan dan bantuan
ringan kepada individu untuk mempelajari kembali dan mendapatkan kembali
kemampuan motorik mereka."
Para peneliti telah mengintegrasikan rangkaian
sensor khusus ke setiap ujung jari pada sarung tangan robotik ini. Teknologi
ini memberikan kekuatan dan panduan yang tepat dalam memulihkan gerakan jari
yang halus yang diperlukan untuk bermain piano. Dengan memantau dan merespons gerakan
pengguna, sarung tangan robotik ini memberikan umpan balik secara real-time,
sehingga memudahkan mereka dalam memahami teknik gerakan yang benar.
Untuk membuktikan kemampuan sarung tangan robotik ini, para peneliti memprogramnya untuk "merasakan" perbedaan antara versi yang benar dan salah dari lagu terkenal "Mary Had a Little Lamb" yang dimainkan di piano. Mereka menciptakan variasi kesalahan dalam pertunjukan, seperti kesalahan pada awal atau akhir nada, kesalahan waktu yang terlalu dini atau terlambat, dan variasi kesalahan yang berlangsung selama beberapa detik. Terdapat 12 jenis kesalahan yang berbeda yang dapat terjadi. Selain itu, mereka juga menciptakan variasi lagu yang benar tanpa kesalahan.
Dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan algoritma kecerdasan buatan untuk mengklasifikasikan variasi lagu yang dimainkan. Mereka melatih algoritma Random Forest (RF), K-Nearest Neighbor (KNN), dan Artificial Neural Network (ANN) menggunakan data dari sensor taktil di ujung jari sarung tangan robotik. Sarung tangan robotik tersebut dapat "merasakan" perbedaan antara versi yang benar dan salah dari lagu tersebut baik saat digunakan oleh manusia maupun secara independen. Hasil penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Frontiers in Robotics and AI menunjukkan bahwa algoritma ANN memiliki akurasi klasifikasi tertinggi, yaitu 97,13 persen dengan subjek manusia dan 94,60 persen tanpa subjek manusia. Algoritma ini berhasil menentukan persentase kesalahan dalam sebuah lagu serta mengidentifikasi ketukan-ketukan kunci yang dilakukan di luar waktu yang tepat. Temuan ini menyoroti potensi sarung tangan robotik cerdas ini untuk membantu individu yang mengalami kecacatan dalam mempelajari kembali tugas-tugas yang rumit seperti bermain alat musik.
Para peneliti mendesain sarung tangan robotik ini menggunakan teknologi pencetakan 3D dengan bahan polivinil asetat (polyvinyl acid) dan pencetakan hidrogel untuk mengintegrasikan lima aktuator menjadi satu perangkat yang dapat dipakai dan sesuai dengan bentuk tangan pengguna. Proses pembuatan ini sangat baru, dan bentuk sarung tangan dapat disesuaikan dengan anatomi unik pasien individu dengan menggunakan teknologi pemindaian 3D atau CT scan.
"Desain kami jauh lebih sederhana daripada desain-desain sebelumnya karena semua aktuator dan sensor digabungkan dalam satu proses cetakan," ujar Engeberg. "Yang penting, meskipun aplikasi penelitian ini untuk bermain lagu, pendekatan ini dapat diterapkan pada berbagai tugas dalam kehidupan sehari-hari, dan perangkat ini dapat memfasilitasi program rehabilitasi yang rumit yang disesuaikan untuk setiap pasien."
Dengan data yang dikumpulkan, para klinisi dapat mengembangkan rencana tindakan yang dipersonalisasi untuk mengidentifikasi kelemahan pasien, yang mungkin muncul sebagai bagian lagu yang sering dimainkan dengan kesalahan. Hal ini dapat digunakan untuk menentukan fungsi motorik mana yang perlu diperbaiki. Seiring dengan kemajuan pasien, lagu-lagu yang lebih menantang dapat direkomendasikan oleh tim rehabilitasi secara bertahap seperti dalam permainan untuk memberikan jalur peningkatan yang disesuaikan.
"Teknologi yang dikembangkan oleh profesor Engeberg dan tim peneliti benar-benar merupakan terobosan bagi individu dengan gangguan neuromuskular dan fungsi anggota tubuh yang terbatas," kata Stella Batalama, Ph.D., dekan College of Engineering and Computer Science di FAU. "Meskipun aktuator robotik lembut lainnya telah digunakan untuk bermain piano, sarung tangan robotik kami adalah satu-satunya yang telah menunjukkan kemampuan untuk 'merasakan' perbedaan antara versi yang benar dan salah dari lagu yang sama dalam penelitian ini.
Dalam pengembangan sarung tangan robotik ini, para peneliti juga melihat potensi penggunaannya dalam bidang rehabilitasi. Data yang dikumpulkan oleh sarung tangan robotik ini dapat membantu para klinisi dalam merancang rencana aksi yang dipersonalisasi untuk mengidentifikasi kelemahan pasien. Mereka dapat menentukan bagian lagu yang sering dimainkan dengan kesalahan, yang dapat digunakan sebagai indikator fungsi motorik yang perlu diperbaiki. Dengan demikian, rencana rehabilitasi yang lebih terarah dan efektif dapat dikembangkan. Seiring dengan kemajuan pasien, lagu-lagu yang lebih menantang dapat ditetapkan oleh tim rehabilitasi, memberikan pendekatan yang mirip dengan permainan untuk menciptakan jalan peningkatan yang dapat disesuaikan dengan setiap pasien.
Keunggulan dari sarung tangan robotik ini adalah desainnya yang sederhana dan fungsional. Seluruh aktuator dan sensor dikombinasikan dalam satu proses cetakan, sehingga membuatnya lebih mudah digunakan dan efisien. Selain itu, teknologi pencetakan 3D memungkinkan bentuk sarung tangan untuk disesuaikan dengan anatomi individu, sehingga meningkatkan kenyamanan dan performa pengguna.
Dalam penelitian ini, peneliti telah menunjukkan bahwa sarung tangan robotik ini dapat membantu individu yang mengalami stroke untuk mempelajari kembali tugas-tugas yang rumit seperti bermain piano. Namun, potensi penggunaan sarung tangan robotik ini tidak terbatas hanya pada pemulihan pasca-stroke. Sarung tangan ini juga dapat digunakan dalam berbagai tugas sehari-hari yang memerlukan koordinasi dan kemampuan motorik yang halus. Misalnya, sarung tangan ini dapat membantu individu dalam melakukan kegiatan seperti menulis, menggambar, atau memegang benda-benda dengan presisi.
Melalui inovasi seperti sarung tangan robotik ini, teknologi terus memberikan harapan bagi individu yang mengalami neurotrauma, seperti stroke. Perkembangan kecerdasan buatan dan robotika terus membantu dalam mengatasi tantangan rehabilitasi yang dihadapi oleh individu dengan gangguan neurologis. Dengan adanya solusi seperti sarung tangan robotik ini, individu dapat mendapatkan bantuan yang tepat untuk memulihkan kemampuan motorik mereka, meningkatkan kualitas hidup, dan membantu mereka kembali berpartisipasi secara penuh dalam aktivitas sehari-hari.
Kesimpulannya, sarung tangan robotik yang dikembangkan oleh para peneliti di College of Engineering and Computer Science di Florida Atlantic University menjanjikan sebuah inovasi yang dapat membantu individu yang mengalami stroke dalam memulihkan kemampuan bermain piano mereka. Sarung tangan ini menggunakan kecerdasan buatan, sensor taktil, dan aktuator lembut yang memberikan dukungan dan bantuan kepada pengguna dalam mempelajari kembali gerakan-gerakan halus yang dibutuhkan untuk bermain piano. Dengan adanya sarung tangan robotik ini, individu yang mengalami gangguan neurologis memiliki harapan untuk mengembalikan kemampuan motorik mereka dan meningkatkan kualitas hidup. Keunggulan sarung tangan robotik ini terletak pada desainnya yang sederhana dan efisien, dengan semua aktuator dan sensor yang terintegrasi dalam satu proses cetakan. Selain itu, sarung tangan ini dapat disesuaikan dengan bentuk tangan individu menggunakan teknologi pencetakan 3D, sehingga memberikan kenyamanan dan performa yang optimal.
Penelitian ini juga menunjukkan potensi penggunaan sarung tangan robotik dalam bidang rehabilitasi yang lebih luas. Data yang dikumpulkan oleh sarung tangan ini dapat membantu para klinisi dan terapis dalam mengembangkan rencana rehabilitasi yang disesuaikan untuk setiap pasien. Dengan melihat pola kesalahan dalam lagu yang dimainkan, mereka dapat mengidentifikasi area-area yang memerlukan perbaikan dalam fungsi motorik. Hal ini memungkinkan pengembangan program rehabilitasi yang terarah dan menyenangkan, di mana pasien secara bertahap dapat memainkan lagu-lagu yang semakin menantang untuk memperbaiki kemampuan mereka.
Kemajuan dalam bidang robotika dan kecerdasan buatan memberikan harapan baru bagi individu dengan gangguan neurotrauma. Sarung tangan robotik ini adalah contoh nyata bagaimana teknologi dapat memberikan bantuan yang signifikan dalam rehabilitasi pasien stroke dan gangguan neurologis lainnya. Selain itu, pendekatan ini dapat diterapkan dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari, seperti menulis, menggambar, atau melakukan aktivitas yang membutuhkan koordinasi dan kehalusan motorik.
Para peneliti dan tim pengembang teknologi terus bekerja untuk meningkatkan fungsionalitas dan efisiensi sarung tangan robotik ini. Penggunaan kecerdasan buatan dan teknologi sensor yang lebih canggih dapat membantu mengoptimalkan respons dan umpan balik yang diberikan oleh sarung tangan ini. Selain itu, integrasi dengan platform komputer atau perangkat lunak khusus dapat membuka potensi pengembangan program rehabilitasi yang lebih personal dan adaptif.
Dalam rangka mewujudkan penggunaan yang lebih luas dan efektif, kerjasama antara para peneliti, klinisi, dan pasien sangatlah penting. Dengan melibatkan semua pihak yang terlibat, pengembangan dan penerapan teknologi ini dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan harapan pasien. Dalam hal ini, sarung tangan robotik ini dapat menjadi salah satu bagian dari perangkat rehabilitasi yang holistik dan inovatif untuk memfasilitasi pemulihan pasien.
Beberapa tahun ke depan, kita dapat melihat kemajuan lebih lanjut dalam bidang robotika dan rehabilitasi. Penggunaan teknologi yang lebih maju dan solusi yang lebih terintegrasi dapat membantu individu yang mengalami gangguan neurologis untuk mengembalikan kemampuan motorik mereka dan meningkatkan kualitas hidup secara signifikan. Sarung tangan robotik ini hanyalah awal dari perkembangan yang lebih besar dalam rehabilitasi dan perawatan pasien neurotrauma.
Sumber : https://www-sciencedaily-com