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El brazalete portátil transmite sensaciones artificiales del tacto
Investigadores de la Florida Atlantic University han llevado a cabo un estudio nuevo e innovador con retroalimentación de sensaciones hápticas/táctiles, control de electromiograma (EMG) y un brazalete robótico suave portátil que puede ayudar dramáticamente a los usuarios de manos protésicas. Los nuevos hallazgos podrían cambiar la forma en que los usuarios controlan las futuras manos artificiales.
Los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la universidad trabajaron junto con la Facultad de Ciencias Charles E. Schmidt de la FAU para investigar si las personas podían controlar con precisión las fuerzas de agarre aplicadas a dos objetos diferentes agarrados simultáneamente con una mano artificial.
El equipo también exploró cómo la retroalimentación visual podría ayudar al complejo modelo multitarea al bloquear sistemáticamente la retroalimentación visual y háptica. También estudiaron cómo un experimento de transporte simultáneo de objetos podría ahorrar tiempo y se propusieron diseñar un brazalete robótico suave portátil multicanal que pudiera transmitir sensaciones artificiales de tacto a los usuarios de manos robóticas.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Informes científicos.
Utiliza múltiples canales de retroalimentación háptica
La investigación demostró que múltiples canales de retroalimentación háptica permitieron a los usuarios agarrar y transportar dos objetos simultáneamente con la diestra mano artificial. Podían llevar a cabo estas tareas sin romper o dejar caer los objetos, lo que se mantuvo incluso cuando los usuarios tenían la visión obstruida.
El nuevo enfoque también mejoró el tiempo requerido para transportar y entregar ambos objetos, y los usuarios calificaron cualitativamente la retroalimentación háptica como considerablemente más importante que la retroalimentación visual.
Erik Engeberg, Ph.D., es el autor correspondiente, profesor y miembro del Centro de Sistemas Complejos y Ciencias del Cerebro de la FAU, I-SENSE, y el Instituto del Cerebro Stiles-Nicholson de la FAU.
“Nuestro estudio es el primero en demostrar la viabilidad de esta compleja tarea de control simultáneo al tiempo que integra múltiples canales de retroalimentación háptica de forma no invasiva”, dijo Engeberg. “Ninguno de los participantes de nuestro estudio había usado previamente de manera significativa manos artificiales controladas por EMG, pero pudieron aprender a aprovechar esta funcionalidad multitarea después de dos breves sesiones de capacitación”.
Diseño de brazalete robótico fabricado a medida
El equipo de investigación proporcionó retroalimentación háptica al trabajar en el control EMG y el diseño del brazalete robótico suave fabricado a medida. Colaboraron con Emmanuelle Tognoli, Ph.D., quien es coautora y profesora de investigación en el Departamento de Psicología y el Centro de Sistemas Complejos y Ciencias del Cerebro de la FAU.
El equipo equipó el brazalete con actuadores suaves, lo que ayudó a transmitir una sensación proporcional de fuerzas de contacto. También incluían estimuladores vibrotáctiles para indicar si los objetos agarrados se habían roto.
Se diseñaron tres ubicaciones en el brazalete para la retroalimentación háptica: el pulgar, el índice y el meñique. Estas tres áreas son suficientes para transmitir la fuerza aplicada a ambos objetos agarrados por la mano. El brazalete también tiene tres cámaras de aire que corresponden proporcionalmente a uno de los tres BioTacs, que se colocan en la punta de los dedos de la mano. Además de todo esto, el brazalete cuenta con tres actuadores vibrotáctiles que indican al usuario si los objetos se han roto.
Moaed A. Abd es el primer autor y Ph.D. estudiante del Departamento de Ingeniería Mecánica y Oceánica de la FAU.
“Ejemplos de control multifunción demostrados en nuestro estudio incluyen el control proporcional de una tarjeta que se pellizca entre los dedos índice y medio al mismo tiempo que el pulgar y el meñique se usan para desenroscar la tapa de una botella de agua. Otra demostración de control simultáneo fue con una pelota que se agarraba con tres dedos mientras que el dedo meñique se usaba simultáneamente para accionar un interruptor de luz”, dijo Abd.
El nuevo estudio innovador podría usarse para permitir que las personas con ausencia de extremidades superiores sigan carreras y otras actividades recreativas.
Stella Batalama, Ph.D., es decana de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU.
“Habilitar un control diestro refinado es un problema muy complejo de resolver y continúa siendo un área activa de investigación porque requiere no solo la interpretación de las intenciones de control del agarre humano, sino también la retroalimentación háptica complementaria de las sensaciones táctiles”, dijo Batalama. "Con este estudio innovador, nuestros investigadores están abordando la pérdida de sensaciones táctiles, que actualmente es un obstáculo importante para evitar que las personas con ausencia de extremidades superiores realicen múltiples tareas o utilicen toda la destreza de sus manos protésicas".
