OMıknatıs izleme için gelişmiş bir yöntem, çeşitli malzemelerden yüksek hızlı kablosuz izleme sağlar.
MIT Media Lab’daki bir araştırma ekibi; herhangi bir sayıda mıknatısın eşzamanlı olarak izlenmesini büyük ölçüde iyileştirmeyi vaat eden bir algoritma geliştirdi. Bunun; protezler, artırılmış gerçeklik, robotik ve diğer alanlar için önemli etkileri vardır.
Media Lab Biomechatronics’de Araştırmacı Cameron Taylor: “Algoritma; sensörün vücut, ahşap, seramik ve diğer malzemelere gömülü mıknatısların konumlarını ve yönelimlerini belirleme zamanını önemli ölçüde azaltıyor.”
Araştırmacılar; mıknatıs izleme teknolojisini yeni yüksek hızlı uygulamalara genişleten bir mıknatıs izleme yöntemi geliştirdi. Bunlar, protezlerin ve dış iskeletlerin gelişmiş refleks kontrolünü, basitleştirilmiş manyetik kaldırma ve artırılmış ve sanal gerçeklik cihazlarıyla gelişmiş etkileşimleri içerir.
Gerçek Zamanlı İzleme
Yıllar boyunca, protezler; kullanıcının periferik sinir sistemindeki mesajları yorumlamak için elektromiyografiye dayanıyordu. Kaslara bitişik cilde tutturulmuş elektrotlar; onları harekete geçirmek için beyin tarafından verilen darbeleri ölçer.
Elektrotların zamanla değişen sinyalleri algılamanın yanı sıra; kas hareketinin uzunluğunu ve hızını tahmin etmeleri de sınırlıdır ve aygıtları takmak rahatsız edici olabilir.
Bilim insanları uzun süredir yüksek hızlı robotikleri kontrol etmek için, bedene süresiz olarak yerleştirilebilen mıknatısları kullanmanın bir yolunu bulmaya çalıştılar. Ancak büyük bir engelle karşılaştılar: Mıknatısların tam olarak nerede olduğunu belirlemek ve reaksiyonu başlatmak çok uzun sürdü.
Araştırmacı Taylor,: “Yazılımın mıknatısların nerede ve hangi yönde olduğunu tahmin etmesi gerekiyor. Gördüğü manyetik alana ne kadar iyi verildiğini kontrol eder ve yanlış olduğunda, yerine oturuncaya kadar tekrar tekrar tahmin eder.”
Taylor’un bir Sıcak ve Soğuk oyunu ile karşılaştırdığı bu işlem; hareketi geciktiren çok fazla hesaplama gerektirir.
Araştırmacı Herr: “Robotik kontrol sistemleri, reaktivite açısından çok yüksek hızlara ihtiyaç duyuyor. Tasarlanmış bir platform tarafından algılama ve çalıştırma arasındaki süre çok uzunsa; cihaz kararsızlığı oluşabilir.”
Mıknatıs izlemede gecikme süresini azaltmak için; bir bilgisayarın mıknatısın konumu hakkında bir tahminde bulunmadan önce hangi yönün “en sıcak” olduğunu hızlı bir şekilde belirlemesi gerekir. Taylor, bir gün evde yerde yatarken, bu sorunu düşünerek “en sıcak” yönün basit bilgisayar kodlama teknikleri kullanılarak çok hızlı bir şekilde hesaplanabileceğini düşündü.
Doğrulandıktan sonra Taylor ve araştırma ekibinin üyeleri; mıknatıs izlemesini zorlaştıran başka bir sorunu çözmek zorunda kaldılar: Dünya’nın manyetik alanından rahatsızlık… Bu girişimi ortadan kaldırmak için geleneksel yöntemler; protezler ve dış iskeletler için gerekli olan kompakt, mobil sistem tipi için pratik değildi.
Ekip; dünyadaki manyetik alanı sanki başka bir manyetik sinyalmiş gibi aramak için bilgisayar yazılımlarını programlayarak bir çözüme ulaştı.
Daha sonra algoritmalarını; dört minik, inci benzeri mıknatıs izleyen bir dizi manyetometre içeren bir sistem kullanarak test ettiler. Test, son teknoloji ürünü mıknatıs takip sistemlerine kıyasla; (sırasıyla dört mıknatıs) yeni algoritmanın aynı anda bir, iki, üç ve aynı anda takip etmek için kullanıldığında maksimum bant genişliğini yüzde 336, yüzde 525, yüzde 635 ve yüzde 773 artırdığını göstermiştir.
Taylor, diğer araştırmacıların bir kısmının takip için aynı türev yaklaşımını kullandığını, ancak gerçek zamanlı olarak birden fazla hareketli mıknatısın izlendiğini göstermediğini vurguladı.
Böyle bir izleme; geçmişte hiçbir zaman manyetik izlemeyi hızlandırmanın bir aracı olarak konuşlandırılmamıştır.
Araştırmacı Taylor: “Geçmişteki tüm uygulamalar; hız arttırmak için kullandığımız teknikler olmadan üst düzey bilgisayar dillerini kullandı.”
Yeni algoritma, Taylor ve Herr’e göre; manyetik hedef izlemenin, sabit bir manyetometre dizisine olan ihtiyacı ortadan kaldıran bir veya daha fazla hedefin izlenmesi gereken yüksek hızlı, gerçek zamanlı uygulamalara genişletilebileceği anlamına gelir. Yeni algoritma ile etkinleştirilen yazılım; protezlerin ve dış iskeletlerin refleks kontrolünü büyük ölçüde geliştirebilir, manyetik havalandırmayı basitleştirir ve artırılmış ve sanal gerçeklik aygıtlarıyla etkileşimi iyileştirir.
Araştırmcı Herr: “Mekatronik sistemini kontrol etmek için sinir sistemine veya kaslara implante etmek için her türlü teknoloji var. Ancak tipik olarak cilt sınırı boyunca veya iletimi yapmak için vücudun içine yerleştirilmiş elektronik aksamlar boyunca bir tel var. Bu yaklaşımın güzelliği; vücuda küçük pasif manyetik boncuklar enjekte etmeniz ve tüm teknolojinin vücudun dışında kalmasıdır.”
Sayısız Uygulamalar
Biomechatronics Ekibi öncelikle protezlerin kontrolünü iyileştirmek için yeni bulgularını kullanmakla ilgileniyor. Ancak artırılmış gerçeklikle çalışan Media Lab mezunu Hisham Bedri; gelişmelerin potansiyel uygulamalarının tüketici pazarında çok büyük olduğunu söylüyor.
Araştırmacılar; bu tekniğin insan dokularını izlemek ve protezleri ve dış iskeletleri kontrol etmek ve işe yarayacağını doğrulamak için preklinik çalışmalar yapmaya hazırlanıyorlar.
