Nositelná pažeňová páska pro přenos umělých taktilních pocitů

Výzkumníci z Floridské atlantické univerzity provedli novou a inovativní studii s haptickou/vizuální zpětnou vazbou, elektromyogramem (EMG) a nositelnou měkkou robotickou pažeňovou páskou, která může dramaticky pomoci uživatelům protetických rukou. Nová zjištění mohou změnit způsob, jakým budou uživatelé v budoucnu ovládat umělou ruku.

Výzkumníci z univerzitního College of Engineering and Computer Science spolupracovali s univerzitním Charles E. Schmidt College of Science, aby prozkoumali, zda lidé mohou přesně ovládat sílu úchopu aplikovanou na dvě různé objekty držené současně umělou rukou.

Tým také prozkoumal, jak vizuální zpětná vazba může pomoci při komplexním multitaskingu systematickým blokováním vizuální a haptické zpětné vazby. Také studovali, jak experiment s transportem objektů může ušetřit čas a diseñovali multikanálovou nositelnou měkkou robotickou pažeňovou pásku, která může přenášet umělé taktilní pocity uživatelům robotické ruky.

Výsledky výzkumu byly publikovány v časopise Scientific Reports.

Používá Více Kanálů Haptické Zpětné Vazby

Výzkum prokázal, že více kanálů haptické zpětné vazby umožňuje uživatelům držet a transportovat dvě objekty současně dexteritou umělou rukou. Mohli vykonávat tyto úkoly bez rozbití nebo upuštění objektů, což platilo i tehdy, když uživatelé měli zablokovaný výhled.

Nový přístup také zlepšil čas potřebný k transportu a dodání obou objektů, a uživatelé kvalitativně ohodnotili haptickou zpětnou vazbu jako podstatně důležitější než vizuální zpětnou vazbu.

Erik Engeberg, Ph.D., je hlavní autor, profesor a člen FAU Center for Complex Systems and Brain Sciences, I-SENSE a FAU Stiles-Nicholson Brain Institute.

“Naše studie je první, která prokázala proveditelnost tohoto komplexního současně řízeného úkolu při integraci více kanálů haptické zpětné vazby neinvazivně,” řekl Engeberg. “Žádný z našich účastníků studie neměl významné předchozí zkušenosti s EMG-řízenými umělými rukami, a přesto byli schopni se naučit využívat tuto multifunkční funkčnost po dvou krátkých tréninkových sezeních.”

Navrhování Vlastně Vyroběné Robotické Pažeňové Pásy

Výzkumný tým poskytoval haptickou zpětnou vazbu prací na EMG řízení a návrhu vlastní vyrobené měkké robotické pažeňové pásky. Spolupracovali s Emmanuelle Tognoli, Ph.D., která je spoluautorka a výzkumná profesorka na FAU Department of Psychology a Center for Complex Systems and Brain Sciences.

Tým vybavil pažeňovou pásku měkkými akčními členy, které pomáhaly přenášet proporcionální pocit kontaktu. Také zahrnuli vibrotaktilní stimulátory, které indikovaly, zda byly držené objekty rozbité.

Tři místa na pažeňové pásce byly navržena pro haptickou zpětnou vazbu: palec, index a malíček. Tyto tři oblasti jsou dostatečné k přenosu síly aplikované na obě objekty držené rukou. Pažeňová páska také má tři vzduchové komory, které proporcionálně odpovídají jedné z tří BioTacs, které jsou umístěny na prstech ruky. Kromě toho pažeňová páska má tři vibrotaktilní akční členy, které indikují uživateli, zda byly objekty rozbité.

Moaed A. Abd je první autor a doktorand na FAU Department of Ocean and Mechanical Engineering.

“Příklad multifunkční kontroly prokázán v naší studii zahrnoval proporcionální kontrolu karty držené mezi indexem a prostředním prstem ve stejnou dobu, kdy palec a malíček byly použity k odšroubování víčka lahve s vodou. Další demonstrace současně řízené kontroly byla s míčem, který byl držený třemi prsty, zatímco malíček byl současně použit k přepnutí světla,” řekl Abd.

Nová inovativní studie může být použita k umožnění jedincům bez horních končetin sledovat kariérní cesty a další rekreační aktivity.

Stella Batalama, Ph.D., je děkanka na FAU College of Engineering and Computer Science.

“Povolení rafinované dexteritní kontroly je vysoce komplexní problém, který řeší a pokračuje v aktivní oblasti výzkumu, protože vyžaduje nejen interpretaci lidských úmyslů řízení úchopu, ale také komplementární haptickou zpětnou vazbu taktilních pocitů,” řekla Batalama. “S touto inovativní studií naši výzkumníci řeší ztrátu taktilních pocitů, která je v současné době významnou překážkou bránící jedincům bez horních končetin v multitaskingu nebo využití plné dexterity jejich protetických rukou.”