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A Vision-Enabled Prosthetic Hand for Children with Upper Limb Disabilities

Created by
  • Haebom

저자

Md Abdul Baset Sarker, Art Nguyen, Sigmond Kukla, Kevin Fite, Masudul H. Imtiaz

개요

본 논문은 10-12세 상지 장애 아동을 위한 인공지능 기반의 새로운 소아용 의수를 제시한다. 이 의수는 인체와 유사한 외형, 다축 관절 기능, 그리고 가벼운 디자인을 통해 자연스러운 손의 움직임을 모방하며, 저소득 가정에서도 접근 가능하도록 저렴한 비용으로 제작되었다. 3D 프린팅 기술과 첨단 기계 시각, 센싱, 임베디드 컴퓨팅을 통합하여 기존 근전 의수의 한계를 극복하는 저렴하고 맞춤화 가능한 솔루션을 제공한다. 마이크로 카메라와 저전력 FPGA를 연동하여 실시간 물체 인식을 수행하며 정밀한 파지 동작을 지원한다. 탑재된 딥러닝 기반의 물체 인식 및 파지 분류 모델은 각각 96%와 100%의 정확도를 달성했으며, 힘 예측의 평균 절대 오차는 0.018로 나타났다. 제안된 의수의 주요 특징은 손목에 장착된 인공 감각을 위한 마이크로 카메라, 실시간 물체 인식 및 거리 측정을 통한 정밀한 파지, 그리고 제한된 전력 및 자원 내에서 높은 성능을 제공하는 초저전력 작동이다.

시사점, 한계점

시사점:
저렴하고 맞춤형 의수 제공을 통한 상지 장애 아동의 삶의 질 향상 가능성 제시.
3D 프린팅 및 인공지능 기술을 활용한 의료기기 개발의 새로운 가능성 제시.
저전력 시스템 설계 및 고성능 알고리즘 개발의 성공적인 사례 제시.
한계점:
현재는 10-12세 아동에 국한된 디자인으로, 다른 연령대 아동에게 적용 가능성에 대한 추가 연구 필요.
장기간 사용에 대한 내구성 및 안정성에 대한 추가적인 검증 필요.
다양한 물체 및 환경에 대한 적응력 및 로버스트니스에 대한 추가 연구 필요.
실제 사용 환경에서의 성능 평가 및 사용자 피드백이 부족.
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